Зарождение и рост ГПУ фазы в гомогенных (Ar) и гетерогенных (Ar–Kr) кластерах по данным электронографии

Abstract

Проведено электронографическое исследование зарождения и роста ГПУ фазы в гомогенных (Ar) и гетерогенных (Ar–Kr) кластерах, сформировавшихся в адиабатически расширяющейся сверхзвуковой струе инертных газов. Средний размер исследовавшихся кластеров варьировался от 2∙103 до 1∙105 атомов/кластер. Установлен пороговый размер кластеров, соответствующий появлению в них, наряду с ГЦК, ГПУ структуры. Обнаружено, что относительное содержание ГПУ фазы в монокристаллических кластерах растет с увеличением их размеров. При этом в гетерогенных кластерах относительный объем ГПУ фазы превышает объем в гомогенных кластерах такого же размера. Установлена корреляция между относительным объемом ГПУ фазы в кластерах и числом содержащихся в ГЦК матрице «дефектных» плоскостей, являющихся зародышами ГПУ фазы. Выявлено, что в очень больших (δ ≥ 150 Å) поликристаллических агрегациях доля ГПУ фазы достигает максимального значения и не изменяется при дальнейшем увеличении кластеров. Предложен механизм зарождения и роста ГПУ фазы в кластерах инертных газов.

Проведено електронографічне дослідження зародження та зростання ГЩП фази в гомогенних (Ar) та гетерогенних (Ar–Kr) кластерах, що сформувалися в надзвуковому струмені інертних газів, який адіабатично розширюється. Середній розмір кластерів, що досліджувалися, варіювався від 2·103 до 1∙105 атомів/кластер. Встановлено пороговий розмір кластерів, який відповідає появі в них, разом з ГЦК, ГЩП структури. Виявлено, що відносний зміст ГЩП фази в монокристалічних кластерах зростає зі збільшенням їх розмірів. При цьому в гетерогенних кластерах відносний об'єм ГЩП фази перевищує об'єм в гомогенних кластерах такого ж розміру. Встановлено кореляцію між відносним об'ємом ГЩП фази в кластерах та числом «дефектних» площин, що містяться в ГЦК матриці, які є зародками ГЩП фази. Виявлено, що в дуже великих полікристалічних агрегаціях (δ ≥ 150 Å) доля ГЩП фази досягає максимального значення та не змінюється при подальшому збільшенні розмірів кластерів. Запропоновано механізм зародження та зростання ГЩП фази в кластерах інертних газів.

The electron diffraction study of nucleation and growth of the hcp phase in homogeneous (Ar) and heterogeneous (Ar–Kr) clusters formed in adiabatically expanding supersonic jets is carried out. The average cluster size ranged from 2·103 to 1·105 atom/claster. The threshold cluster size corresponding to the appearance of an hcp phase in addition to the fcc structure is determined. It is found that the relative volume of the hcp phase in monocrystalline clusters increases with their size. In heterogeneous clusters, the hcp phase relative volume is greater than that in homogeneous clusters of the same size. We established a correlation between the hcp phase relative volume and the number of «defective» planes contained in the fcc matrix, which were the nuclei of the hcp phase. It is found that in very large polycrystalline aggregations (δ ≥ 150 Å) fraction of the hcp phase reaches its maximum and does not change with further cluster growth. A mechanism of nucleation and growth of the hcp phase in rare gas clusters is proposed.