Прямі й непрямі методи аналізу міжатомної взаємодії та кінетики релаксації близького порядку в щільноупакованих твердих розчинах заміщення (втілення)

Abstract

Оглянуто деякі методи для прямого (дифракція та розсіяння випромінювань) й непрямого (вимірювання залишкового електроопору, комп’ютерне моделювання, наближені аналітичні розрахунки) дослідження статистичних параметрів кореляції у взаємному розташуванні атомів, енергій «змішання» їх, термодинамічних характеристик і будови близького порядку, а також кінетики його релаксації в твердих розчинах заміщення (втілення). Проілюстровано властивості параметрів взаємодії та близького порядку атомів (далекосяжний, анізотропний і осцилюючий характери їх залежностей від міжатомної відстані, а також неаналітичність параметрів відповідного опису в оберненому просторі) для розчинів обох типів. Обговорено сучасні статистико-термодинамічні методи розрахунку рівноважних значень параметрів близького порядку для таких бінарних розчинів. З використанням мікроскопічної теорії, справедливої з точністю до апроксимації, що відповідає розчіплюванню тричастинкових кореляційних функцій, проаналізовано зв’язок часової еволюції близького порядку і дифузного розсіяння випромінювань з дифузією атомів на великі міжвузлові відстані в багатокомпонентних твердих розчинах заміщення. Зіставлено існуючі напівфеноменологічні моделі релаксації питомого залишкового електроопору твердих розчинів заміщення (втілення) в застосуванні до опису результатів експериментальних вимірювань його часової залежності.

Обозреваются некоторые методы для прямого (дифракция и рассеяние излучений) и косвенного (измерение остаточного электросопротивления, компьютерное моделирование, приближенные аналитические расчеты) исследования статистических параметров корреляции во взаимном расположении атомов, энергий «смешения» их, термодинамических характеристик и строения ближнего порядка, а также кинетики его релаксации в твердых растворах замещения (внедрения). Иллюстрируются свойства параметров взаимодействия и ближнего порядка атомов (дальнодействующий, анизотропный и осциллирующий характеры их зависимостей от межатомного расстояния, а также неаналитичность параметров соответствующего описания в обратном пространстве) для растворов обоих типов. Обсуждаются современные статистико-термодинамические методы расчета равновесных значений параметров ближнего порядка для таких бинарных растворов. С использованием микроскопической теории, справедливой с точностью до аппроксимации, отвечающей расцеплению трехчастичных корреляционных функций, анализируется связь временной эволюции ближнего порядка и диффузного рассеяния излучений с диффузией атомов на большие межузельные расстояния в многокомпонентных твердых растворах замещения. Сопоставляются существующие полуфеноменологические модели релаксации удельного остаточного электросопротивления твердых растворов замещения (внедрения) в применении к описанию результатов экспериментальных измерений его временной зависимости.

Some methods for direct (diffraction and scattering of radiations) and indirect (measurement of a residual resistance, computer simulation, approximated analytical calculations) study of statistical parameters of a correlation in a positional relationship of atoms, their ‘mixing’ energies, thermodynamic characteristics and structure of the short-range order, and also kinetics of its relaxation in substitutional (interstitial) solid solutions are reviewed. The properties of parameters of interaction and short-range order of atoms (long-range, anisotropic, and oscillating natures of their dependences on interatomic distance, and also nonanalyticity of parameters of the corresponding description in reciprocal space) for solutions of both types are illustrated. The state-of-the-art statistical-thermodynamic computational methods for equilibrium values of the short-range order parameters for such binary solutions are considered. With usage of the microscopical theory valid within the framework of the approximation corresponding to the decoupling of the three-particle correlation functions (three-site probabilities), the relationship of time evolution of the short-range order and diffuse scattering of radiations with diffusion of atoms on large intersite spacing interval in substitutional multicomponent solid solutions is analysed. The existing semiphenomenological models of relaxation of the specific residual resistance of substitutional (interstitial) solid solutions in application to the description of data of experimental measurements of its dependence on time are compared.