• Куршев Оли Ибрагимович
  • 2005
  • 20

Плотность, поверхностное натяжение и работа выхода электрона легкоплавких металлов и сплавов автореферат диссертации для написания диплома, курсовой работы, тема для доклада и реферата

Плотность, поверхностное натяжение и работа выхода электрона легкоплавких металлов и сплавов - темы дипломов, курсовиков, рефератов и докладов Ознакомиться с текстом работы
Специальность ВАК РФ: 01.04.14 — Теплофизика и теоретическая теплотехника
  • Реферун рекомендует следующие темы дипломов:
  • Усовершенствованный прибор для определения
  • Температурная зависимость поверхностного натяжения чистого индия
  • Реферун советует написать курсовую работу на тему:
  • Работа выхода электрона индия, лития, олова и растворов
  • Влияние адсорбции паров йода на работу выхода электрона индия, свинца, олова и таллия
  • Реферун советует написать реферат на тему:
  • Электронные теории влияния диэлектрической среды на поверхностные свойства металлов и сплавов
  • Зависимость межфазной энергии и работы выхода электрона тонких пленок сплавов щелочных металлов от диэлектрической проницаемости среды
  • Реферун предлагает написать доклад на тему:
  • Концентрационные зависимости поверхностной сегрегации, поверхностной энергии и работы выхода электрона тонких пленок щелочных металлов
  • Относительные избыточные объемы расплавов
  • Избыточные термодинамические функции металлличес-ких расплавов
  • Макроскопическая модель расплавов с наличием направленных связей у одного из компонентов
  • Периодичность поверхностного натяжения и теплового излучения расплавов металлов
Поделиться с друзьями:

Выдержки из автореферата диссертации Куршев Оли Ибрагимович, 2005, 01.04.14 — Теплофизика и теоретическая теплотехника

Актуальность темы. Интенсивное развитие современной науки и техники в области разработки и внедрения новых технологий, решение проблем получения материалов с заранее заданными свойствами привело к широкому использованию металлов и сплавов в различных отраслях промышленности. Для эффективного решения многих технических проблем необходимы достоверные данные о свойствах металлов и сплавов. Этим можно объяснить большое внимание, которое уделяется теоретическому и экспериментальному исследова- . нию свойств границ раздела фаз, в частности плотности, поверхностного натяжения и работы выхода электрона. Результаты исследований поверхностных явлений находят широкое применение в решении ряда научных и практических задач металлургии, реактивной техники, радиоэлектроники, полупроводниковой техники.

Поверхностное натяжение входит во многие уравнения, описывающие процессы зарождения и роста фаз. Измерение поверхностного натяжения является одним из наиболее надежных способов определения адсорбции в расплавах.

Работа выхода электрона, как и поверхностное натяжение, характеризует энергетическое состояние системы, что важно при изучении поверхностных свойств металлов и сплавов.

Сведения о плотности расплавов имеют не только самостоятельное научное и практическое значение. Точное знание плотности необходимы также для расчета поверхностного натяжения в большинстве экспериментальных методов измерения ПН. Кроме того, данные по плотности используются во многих теоретических и технических расчетах.

Исходя из вышеизложенного можно заключить, что изучение плотности, поверхностного натяжения и работы выхода электрона, а также создание соответствующих методик и устройств для их измерения являются актуальными проблемами.

Цель работы - разработка новых эффективных устройств и методов для исследования плотности, поверхностного натяжения и работы выхода электрона металлов и сплавов, а также влияния адсорбции активных газовых сред на поверхностное натяжение и работу выхода электрона. Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

1. Разработка новых конструкций измерительных приборов и программ для обработки данных на ЭВМ для комплексного изучения плотности, поверхностного натяжения и работы выхода электрона жидких металлов и их сплавов, а также влияния на них адсорбции молекул воды и йода.

2. Проведение прецизионных измерений плотности и поверхностного натяжения индия, висмута, свинца и олова, а также эвтектического сплава свинец-висмут.

3. Изучение концентрационных зависимостей поверхностного натяжения бинарных систем индий-свинец, олово-свинец и расчет адсорбции компонентов сплавов в изученных системах.

4. Изучение температурных зависимостей работы выхода электрона лития, кадмия, галлия, индия, олова и таллия.

5. Изучение влияния адсорбции молекул воды и йода на поверхностное натяжение и работу выхода ряда легкоплавких металлов.

Научная новизна полученных результатов.

1. Созданы высокоэффективные приборы и устройства для изучения поверхностного натяжения и работы выхода электрона бинарных и многокомпонентных жидкометаллических систем.

2. Впервые установлена температурная зависимость работы выхода электрона лития в твердом состоянии.

3. Получены высокоточные значения плотности жидких свинца и висмута при температурах до 800 К.

4. Установлена температурная зависимость поверхностного натяжения жидкой свинец-висмутовой эвтектики.

5. Построены политермы и изотермы поверхностного натяжения и работы выхода электрона чистых индия, свинца, олова и сплавов бинарных систем индий-свинец и олово-свинец. Установлено, что:

- свинец является поверхностно-активной добавкой к индию и олову;

- на изотерме ПН системы 1п-РЬ отсутствует минимум, отмечавшийся ранее в литературе;

- на изотерме РВЭ системы Sn-Pb отсутствует пологий максимум, отмечавшийся ранее в литературе: добавки свинца приводят к понижению РВЭ сплавов на основе олова.

6. Адсорбция молекул воды и йода значительно понижают работу выхода электрона галлия, индия, свинца, олова, особенно на начальном ее этапе; наблюдаемые изменения работы выхода электрона коррелируют с теплотой сублимации металлов (Ь) и энергией взаимодействия адатомов с подложкой.

Практическая ценность результатов.

1. Созданные устройства, приборы, методики и программы обработки на ЭВМ для изучения плотности, поверхностного натяжения и работы выхода электрона металлов и их многокомпонентных систем могут быть использованы в учебных, научных и заводских лабораториях.

2. Результаты, полученные по температурной зависимости плотности, поверхностному натяжению и работе выхода электрона индия, висмута, олова, свинца, кадмия, галлия, лития, ртути и таллия, могут быть рекомендованы в качестве справочных данных.

3. Температурные зависимости плотности и поверхностного натяжения жидкой свинец-висмутовой эвтектики могут быть рекомендованы в качестве справочных данных.

4. Отработана методика экспериментального исследования влияния адсорбции молекул воды на поверхностное натяжение и работу выхода электрона металлов и сплавов в условиях термодинамического равновесия.

5 Результаты по влиянию адсорбции паров воды и йода на поверхностное натяжение и работу выхода электрона индия, свинца, олова, таллия, кадмия, галлия и ртути могут быть использованы в теории поверхностных явлений

Основные положения, выносимые на защиту:

1 Приборы и устройства для измерения поверхностного натяжения и работы выхода электрона

2 Методика и программа обработки на ЭВМ абсолютных значений работы выхода электрона металлов и сплавов по данным фотоэлектрических измерений

3 Экспериментальные результаты исследования температурной зависимости плотности жидких свинца и висмута при температурах до 800 К Температурная зависимость поверхностного натяжения жидкой свинец висмутовой эвтектики

4 Поли герма работы выхода электрона лития в твердом состоянии

5 Установленная зависимость поверхностного натяжения и работы выхода электрона чистых кадмия, галлия, ртути, индия, свинца, олова и таллия от степени адсорбции молекул воды и йода, зависимость поверхностного натяжения галлия, кадмия, ртути, индия, свинца и таллия от степени адсорбции молекул воды

6 Температурные и концентрационные зависимости поверхностного натяжения жидких бинарных сплавов свинца на основе индия и олова, также результаты расчета предельной поверхностной активности свинца в сплавах на основе индия и олова

7 Результаты расчетов адсорбции поверхностно-активных компонентов изученных двойных металлических систем

Обоснованность научных положений, выводов и рекомендаций, сформулированных в диссертации подтверждается согласованностью полученных результатов и следствий из них с известными теоретическими и экспериментальными данными

Приборы, с помощью которых получены экспериментальные результаты, прошли поверку метрологической службы

Результаты, полученные в диссертационной работе, физически обоснованы и не противоречат современным представлениям

Личное участие автора в получении научных результатов, изложенных в диссертации.

Диссертация представляет итог самостоятельной работы автора, обобщающий полученные им и в соавторстве с сотрудниками результаты

Задачи экспериментального изучения плотности, поверхностного натяжения и работы выхода электрона легкоплавких металлов и их бинарных сплавов поставлены научным руководителем Алчагировым Б Б, который принимал участие в обсуждении выбора методов исследования и полученных результатов

Разработка и отладка компьютерных программ для автоматизированной обработки экспериментальных данных и изучение влияния активной газовой среды на поверхностное натяжение и работу выхода электрона проведены совместно с Калажоковым Х.Х.

Все остальные результаты получены автором лично.

Апробация результатов. Основные результаты диссертации докладывались на ежегодных итоговых конференциях по физике межфазных явлений (г. Нальчик, 1984-2004г.), на региональном семинаре по физике межфазных явлений им. С. Н. Задумкина (г. Нальчик, 1984-2005г.), на XXI Всесоюзной конференции по эмиссионной электронике (Ленинград, 1990 г.), на Всероссийской научной конференции 3-6 октября 1995 г. (Нальчик,), на Международном семинаре "Теплофизические свойства веществ (жидкие металлы и сплавы)" 11-15 июня 2001 г. (Нальчик), на VII Российско-китайском симпозиуме "Новые материалы и технологии" 13-18 сентября 2003 г. (п. Агой, Краснодарский край), на международной конференции "Высокотемпературная капиллярность НТС-4", 31 марта - 3 апреля 2004 г. (Сан-Ремо, Италия), на XI Российской конференции "Строение и свойства металлических и шлаковых расплавов" 14-16 сентября 2004 г. (Екатеринбург).

Выводы

1. Разработаны и созданы методика и прибор, позволяющие при однократной заправке готовить сплавы заданного состава и измерять совместно в сверхвысоком вакууме или атмосфере газовой среды работу выхода электрона и поверхностное натяжение двухкомпонентных металлических растворов во всем концентрационном интервале и широком интервале температур. При этом обеспечивается возможность измерения каждой из этих величин желаемое число раз для каждого из сплавов с вновь обновленной поверхностью.

2. Разработана новая методика автоматизированной обработки данных фотоэлектрических измерений, что значительно облегчает процесс обработки данных, устраняет неконтролируемые ошибки, связанные с графическим способом обработки данных по Фаулеру и обеспечивает получение высокоточных данных работы выхода электрона металлов и сплавов.

3. Получены высокоточные экспериментальные данные температурной зависимости плотности жидких свинца и висмута при температурах до 800 К.

4. Исследованы температурные зависимости ПН индия и олова, а также сплавов бинарных систем индий-свинец, олово-свинец и эвтектического сплава свинец-висмут. Показано, что на изотерме ПН системы 1п-РЬ отсутствует минимум, отмечавшийся ранее в литературе.

5. Рассчитаны адсорбция свинца (по Гуггенгейму-Адаму в «К» -варианте), и величины предельной поверхностной активности свинца в сплавах с индием и оловом. Показано, что свинец является поверхностно-активной добавкой к индию и олову, а адсорбционные процессы на поверхности сплавов изученных систем носят достаточно сложный характер.

6. Впервые определена температурная зависимость РВЭ лития в твердом состоянии, а также уточнена температурная зависимость РВЭ высокочистого индия. Показано, что температурный коэффициент РВЭ лития положителен, что обусловлен наличием в изученном образце лития технической чистоты поверхностно-активных примесей других щелочных металлов.

7. Показано, что на концентрационной зависимости РВЭ сплавов олово-свинец отсутствует пологий максимум, отмечавшийся ранее в литературе, а добавки свинца приводят к понижению РВЭ сплавов на основе олова.

8. Изучено влияние адсорбции молекул паров воды на РВЭ галлия, индия, олова, кадмия, свинца и таллия. Также исследовано влияние адсорбции паров йода на РВЭ индия, свинца, олова и таллия. Показано, что адсорбция молекул воды и йода значительно понижают работу выхода электрона галлия, индия, свинца, олова, особенно на начальном ее этапе. Наблюдаемые изменения работы выхода электрона коррелируют с теплотой сублимации металлов (Ь) и энергией взаимодействия адсорбированных атомов с подложкой.

Основные результаты диссертации опубликованы

в следующих работах:

1 Алчагиров Б Б , Калажоков X X , Куршев О И Влияние адсорбции молекул воды на работу выхода электрона жидкого галлия // Физика межфазных явлений -Нальчик КБ ГУ - 1984 -С 62-65

2 Алчагиров Б Б , Калажоков X X , Куршев О И , Хоконов X Б Влияние адсорбции йода на работу выхода электрона олова, индия, свинца и таллия // Физика межфазных явлений -Нальчик КБГУ - 1985 -С 102-107

3 Карашаев А А , Калажоков X X , Куршев О И Влияние адсорбции молекул воды на поверхностное натяжение жидкого галлия // Физика и химия поверхности -Нальчик КБГУ - 1985 -С 20-24

4 Алчагиров Б Б , Калажоков X X Куршев О И Влияние адсорбции молекул воды на работу выхода электрона индия, олова, кадмия, свинца и таллия // Физико-химия межфазных явлений -Нальчик КБГУ -1986 -С 102-105

5 Алчагиров Б Б , Калажоков X X Куршев О И , Хоконов X Б , Яковлев В М Влияние адсорбции молекул воды на поверхностное натяжение и работу выхода электрона галлия, ртути индия, олова, кадмия, свинца и галлия // Адгезия и контактное взаимодействие расплавов, - Киев Наукова думка -1988 -С 53-57

6 Алчагиров Б Б , Шнитко Г Н , Куршев О И , Архестов Р X Температурная зависимость работы выхода электрона лития // Тезисы докладов XXI Всесоюзной конференции по эмиссионной электронике -Ленинград, 1990 -Т 2 - С 29

7 Алчагиров Б Б , Шнитко Г Н , Куршев О И , Архестов Р X Температурная зависимость работы выхода электрона лития технической чистоты в твердом состоянии // Физика и технология поверхности - Нальчик КБГУ -1990,-С 117-121

8 Алчагиров А Б , Алчагиров Б Б Куршев О И , Хоконов X Б Усовершенствованный прибор для определения поверхностного натяжения и работы выхода электрона металлических растворов // Тезисы докладов Всероссийской научной конференции по физике межфазных явлений и процессов взаимодействия потоков энергий с твердыми телами, 3-6 октября - Нальчик, 1995 - С 42-44

9 Алчагиров Б Б , Мозговой А Г Куршев О И Экспериментальное определение плотности расплавленных свинца и висмута при температурах до 800 К //ЖФХ -2003 -Т 77,№9 -С 1725-1726

10 Алчагиров Б Б , Куршев О И Мозговой А Г Поверхностное натяжение жидкой свинец-висмутовой эвтектики при технически важных температурах // Перспективные материалы -2003, № 6 -С 50-54

11 Куршев О И О состоянии экспериментальных исследований работы выхода электрона индия // Вестник КБГУ Серия Физические науки - 2003 -Вып8 -С 11-15

12 Алчагиров ББ, Куршев ОИ, Архестов РХ Поверхностное натяжение жидкого индия состояние исследований // Вестник КБГУ Серия Физические науки -2003 -Вып8 -С 15-19

13 Alchagirov BB, Khokonov Kh В, Kurshev OI, Mozgovoy AG Thermo-physical properties of a liquid-metal heat carrier on the basis of lead-bismut eutectic / VII Russian-Chinese Symposium "New Materials and Technologies" Moscow-Agoy -2003 -P 75

14 Алчагиров Б Б, Куршев О И, Таова Т М , Горчханов В Г Предельная поверхностная активность свинца в жидких сплавах на основе индия // Доклады АМАН -2004 -Т7,№ 1 -С 129-133

15 Алчагиров Б Б, Мозговой А Г, Куршев О И , Таова Т М Поверхностное натяжение расплавленных галлия индия, свинца и висмута при температурах до 800 К // Труды XI Российской конференции "Строение и свойства металлических и шлаковых расплавов , 14-16 сентября 2004 г (Екатеринбург) - Екатеринбург-Челябинск, - 2004 Т 2 - С 77-80

16 Alchagirov В В , Kurshev О I, Khokonov Kh В , Mozgovoy A G The density and surface tension of molten lead-bismuth eutectic // "High Temperature Capillarity HTC-2004", Sanremo (IM), Italy, March 31 - April 3 - 2004 P - 115

17 Алчагиров Б Б, Куршев О И , Таова Т М , Гукетлов X М , Коков 3 А , Хо-конов X Б Поверхностное натяжение жидких сплавов бинарной системы индий-свинец // Вестник КБГУ Серия Физические науки - 2004 - Вып 9 -С 15-18

18 Алчагиров Б Б , Мозговой А Г , Куршев О И Поверхностное натяжение жидкого индия вблизи температуры плавления //ЖФХ -2004 - Т 78, № 12 -С 2298-2299

19 Куршев О И , Алчагиров Б Б , Таова Т М , Коков 3 А , Гукетлов X М Работа выхода электрона сплавов системы олово-свинец // Доклады АМАН -2005 - Т7 , № 2 -С 97-102

Поделиться с друзьями: