Введение к работе
Актуальность проблемы. В последнее время находят все более
широкое практическое применение редкоземельные металлы и такие
сплавы на основе меди и никеля, как алюмель, константан,
ферронихром, копель, хромель. Однако данные о
высокотемпературных физических свойствах этих материалов либо
совсем отсутствуют, либо единичны и противоречивы. Это связано с
трудностями высокотемпературного эксперимента традиционными
стационарными методами. В последнее время разработан и получает
все большее применение импульсный метод исследования
физических свойств проводников, основанный на нагреве образца
одиночным импульсом тока большой плотности с длительностью, не
превышающей 500 мкс. При этом одновременно регистрируются с
помощью осциллографа ток и напряжение на образце, а также ряд
других характеристик. 1
Целью работы является исследование высокотемпературных физических свойств редкоземельных металлов и сплавов на основе меди и никеля импульсным методом, а также исследование особенностей фазовых переходов в условиях больших скоростей нагрева. Отметим некоторые достоинства импульсного метода: 1) вследствие кратковременности импульса загрязнение образца из-за взаимодействия с окружающей средой оказывается незначительным, 2) возможно пренебрежение тепловыми потерями, что упрощает интерпретацию опытных данных, 3) информация о свойствах проводника в твердой, двухфазной и жидкой областях находится для одного и того же образца в ходе непрерывного опыта, 4) в процессе нагревания образца легко осуществить измерение нескольких свойств
одновременно. Все изложенное определяет актуальность темы диссертации.
Работа проводилась в рамках госбюджетной НИР Московской государственной академии (университета) прикладной биотехнологии (гос. per. #01.860064935), одним из исполнителей которой является автор диссертации.
Задачи работы
-
Импульсным методом получить зависимость электросопротивления от энтальпии и измерить теплоту плавления, энтальпию и электросопротивление в начале и в конце плавления для ряда редкоземельных металлов (РЗМ) и сплавов на основе меди и никеля.
-
При больших скоростях нагрева (10 К/с) экспериментально исследовать:
-
Полиморфные переходы в ряде РЗМ;
-
Тепловое излучение ряда РЗМ и сплавов на основе меди и никеля в процессе высокотемпературных фазовых переходов.
3. Экспериментально исследовать явление магнитного
последействия в ферронихроме при импульсном воздействии
магнитного поля.
Научная новизна работы определяется впервые полученными результатами и положениями, основные из которых выносятся на защиту:
1. Экспериментальные данные по зависимости электросопротивления от энтальпии; по теплоте плавления, удельному электросопротивлению и энтальпии в начале и в конце плавления для
ферронихрома, хромеля, копеля, алюмеля, манганина, константана; результаты по удельному электросопротивлению скандия, иттрия в начале и в конце плавления, полученные при высоких скоростях нагрева 10 К/с.
-
Зависимость энтальпийного коэффициента электросопротивления от энтальпии и анализ этой зависимости для Y, Sc, Gd, Но.
-
Средние энтальпийные коэффициенты электросопротивления для твердой фазы и для области плавления (5ПЛ) РЗМ, нихрома, хромеля, копеля, ферронихрома, манганина, алюмеля. Установлена тенденция к уменьшению 8ПЛ для лантанидов с увеличением их атомного номера. В указанных выше сплавах 5ПЛ увеличивается с возрастанием концентрации никеля.
-
Экспериментально установленный факт отсутствия перегрева а-фазы иттрия, скандия, гадолиния при полиморфном превращении в
условиях нагрева со скоростью 10 К/с.
5. Относительные изменения интенсивности теплового
излучения в области фазовых переходов гадолиния, скандия, иттрия,
гольмия, копеля, ферронихрома, манганина, алюмеля, константана;
аномалии теплового излучения аморфного сплава Cu-Ga-Ge в
твердой фазе.
-
Соотношения между теплотой плавления и энтапьпией твердой фазы в точке плавления и между среднеквадратичной амплитудой тепловых колебаний атомов в точке плавления и межатомным расстоянием для РЗМ.
-
Новый метод исследования магнитного последействия в ферромагнетиках, основанный на скин-эффекте. Зависимость
относительного изменения магнитной проницаемости от времени при экспериментальном изучении магнитного последействия в ферронихроме.
Научная и практическая ценность результатов
Полученные в работе данные могут быть включены в информационные банки и применены при решении разнообразных прикладных задач в физике твердого тела, металлофизике, теплофизике и др. Методические разработки по исследованию свойств материалов при скоростном нагреве изучению явления магнитного последействия могут найти применение в лабораторных практикумах по физической химии в вузах.
Достоверность результатов определяется: применением современной экспериментальной техники с использованием аттестованных контрольно-измерительных приборов и образцов при соответствующей математической обработке экспериментальных данных и оценке погрешностей результатов; контрольными измерениями физических свойств стандартных образцов; сравнением (где это возможно) данных диссертанта с результатами, полученными другими авторами.
Апробация работы и публикации
Результаты работы докладывались и обсуждались на научных семинарах кафедры физики Московской государственной академии (университета) прикладной биотехнологии, на двадцать восьмой (1992 г.), двадцать девятой (1993 г.) научных конференциях Университета дружбы народов, научной конференции факультета техники и физики
низких температур Московского государственного университета прикладной биотехнологии (1996 г.).
Основные положения диссертации изложены в 8 публикациях.
Структура и объем диссертации
Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и приложения. Общий объем работы 139 стр., в том числе 49 рисунков, 37 таблиц. Библиография включает 119 цитированных источников.
