Журнал нано- та електронної фізики (Journal of nano- and electronic physics)
Permanent URI for this collectionhttps://devessuir.sumdu.edu.ua/handle/123456789/197
Browse
3 results
Search Results
Item Features of the Electronic Structure of TiC and VN Phases of the Mechanically Alloyed Equimolar TiC-VN Blend(Sumy State University, 2025) Belyavina, N.M.; Kuryliuk, A.M.; Zavodyannyi, V.V.; Semenko, M.P.Вивчено електронну структуру карбіду TiC та нітриду VN, які під дією ударного навантаження поетапно зазнають структурні перетворення в процесі механохімічної обробки еквімолярної суміші TiCVN в високоенергетичному планетарному млині. Базуючись на експериментальних результатах дослідження кінетики фазових перетворень, запропоновано та розглянуто три основні структурні моделі, що характеризують перебіг цього процесу, а саме, фази Ti4C4 та V4N4 (TiC та VN) у вихідному стані; фази Ti3C4 та V3N4, які існують при накопиченні максимальної долі структурних вакансій на другому етапі механохімічної обробки; тверді розчини Ti3VC4 та V3TiN4, сформовані у фінальних продуктах синтезу. За результатами теоретичних розрахунків, виконаних методом лінеаризованих мафін-тін орбіталей у наближенні плоских хвиль (LMTO PLW), для кожної із запропонованих моделей проведено розрахунки профілів густини електронних станів DOS та визначені основні параметри електронної структури фаз. Показано, що поблизу рівня Фермі загальна DOS для TiC та VN в основному складається з гібридизованих 3d станів металів (Ti або V) та 2p станів неметалів (C або N), яка призводить до формування в сполуках ковалентних зв’язків. Профілі густини електронних станів DOS фаз TiC та VN, що містять велику кількість структурних вакансій, істотне розмити (як валентної зони, так і зони провідності) та містять додаткові піки поблизу рівня Фермі, що в сукупності свідчить про високий ступінь структурної нестабільності, яка створює передмови для подальшого формування твердих розчинів. Профілі густини електронних станів DOS сформованих твердих розчинів (Ti, V)C та (V, Ti)N із деякими нюансами подібні до DOS вихідних сполук, що їх породжують. Спираючись на результати проведених теоретичних розрахунків параметрів електронної структури та на дані інших авторів, показано, що легування ванадієм карбіду TiC в цілому покращує його механічні характеристики, а ступінь впливу механохімічної обробки на нітрид ванадію VN в складі суміші TiC-VN дещо вища за вплив на карбід титану.Item Formation of Nitrogen Supersaturated (Nitrogen-Rich) MeN Nitrides at Thermobaric Sintering of PcBN Composites of cBN-{TiN, ZrN, HfN, VN, NbN}–Al Systems(Sumy State University, 2024) Bilyavina, N.M.; Turkevich, V.Z.; Kuryliuk, A.M.; Stratiichuk, D.A.; Nakonechna, O.I.З використанням методу рентгеноструктурного аналізу докладно досліджено кристалічну структуру нітридів MeN, які існують в поверхневих шарах HPHT (high pressure, high temperature) спечених (7,7 ГПа, 1600-2450 °С) PcBN композитів систем cBN-{TiN, ZrN, HfN, VN, NbN}–Al складу (об. %) cBN:MeN:Al як 60:35:5. Встановлено, що кристалічна структура кожного нітриду MeN описується в структурній моделі модифікованої структури типу NaCl, яка має для атомів азоту додаткову позицію, часткове заповнення якої веде до накопичення на поверхні зразків певного надлишку азоту, джерелом якого виступають нітриди з глибини композиту. Показано, що в умовах баротермічного впливу суттєву роль в формуванні кристалічних структур нітридів MeN відіграє процес дифузії атомів азоту по дефектам та міжвузлям їх кристалічних граток з внутрішнього об’єму композитів на їх поверхню. Використовуючи в якості опорних величин дані рентгеноструктурних розрахунків, для композитів систем cBN–{TiN, HfN, VN, NbN}–Al визначено основні параметрі цього дифузійного процесу (енергію активації дифузії та константу швидкості). Показано, що енергія активації дифузійного процесу збільшується в ряду HfN → TiN → VN → NbN та корелює з ентальпією утворення кожного з нітридів.Item Effect of HPHT Sintering on Crystal Structure of NbC and TaC Carbides in PcBN Composites of cBN-NbC-Al and cBN-TaC-Al Systems(Sumy State University, 2023) Belyavina, N.M.; Stratiichuk, D.A.; Kuryliuk, A.M.; Turkevich, V.Z.; Nakonechna, O.I.; Kogutyuk, P.P.; Stasuk, L.P.Керамо-матричні композити на основі кубічного нітриду бору зі зв'язками, що містять тугоплавкі сполуки перехідних металів та алюміній, широко використовуються для високошвидкісної (300 – 500 м/хв) та чистової металообробки загартованих легованих сталей та жароміцних сплавів. Хороші перспективи практичного застосування для цього мають PcBN композиційні матеріали BL групи отримані в системах cBN-NbC-Al та cBN-TaC-Al (склад шихти в об. % 60:35:5). Метою даної роботи було вивчення впливу умов HPHT спікання (7,7 ГПа, 1600 – 2450 °С) на кристалічну структуру карбідів NbC та TaC, які сумісно із алюмінієм формують зв’язку шихти. В результаті докладного рентгеноструктурного дослідження було показано, що притаманна цим карбідам вихідна кристалічна структура типу NaCl в умовах баротермічного впливу модифікується, набуваючи додаткову позицію для розміщення малих за розміром атомів (азоту або/та вуглецю). При HPHT спіканні взаємодія карбідів NbC та TaC з алюмінієм шихти, а також із азотом, що утворюється при частковому розпаді cBN, веде до утворення твердих розчинів. При цьому, розчинення алюмінію відбувається за типом заміщення ним ніобію або танталу (до 2,5 ат. % Al). Акумулювання азоту в структурі TaC відбувається із дозаповненням ним вакансій в підгратці вуглецю (розчиняється до 1 ат. % N), а в структурі NbC за типом занурення з розміщенням в додатковій позиції модифікованої структури типу NaCl (розчинюється до 5 ат. % N), до якої також частково переміщується вуглець зі свого основного положення. Таке накопичення дефектів веде до суттєвого збільшення параметру гратки карбіду NbC (відносне збільшення 0,28 % для NbC супротив 0,11 % для TaC). Показано, що для композитів систем cBN–NbC–Al та cBN–TaC–Al з найкращими експлуатаційними характеристиками (HPHT спікання при 7,7 ГПа та 2150 °С) склади карбідів можна описати як Nb0,96Al0,04(C,N)1,17 and Ta0,95Al0,05(C,N)1.