NGHIÊN CỨU TÍNH CHẤT NHIỆT ĐỘNG CỦA HỢP KIM XEN KẼ NHỊ NGUYÊN VÀ TAM NGUYÊN CÓ KHUYẾT TẬT VỚI CÁC CẤU TRÚC LẬP PHƯƠNG TÂM DIỆN VÀ LẬP PHƯƠNG TÂM KHỐI
Vật lí lý thuyết và Vật lí toán
Luận án "Nghiên cứu tính chất nhiệt động của hợp kim xen kẽ nhị nguyên và tam nguyên có khuyết tật với các cấu trúc lập phương tâm diện và lập phương tâm khối" tập trung vào việc áp dụng phương pháp thống kê mômen (SMM) để khảo sát các đặc tính cơ bản của hợp kim xen kẽ. Hợp kim xen kẽ là nhóm vật liệu chiến lược với vai trò quan trọng trong nhiều lĩnh vực như quân sự, khoa học kỹ thuật và công nghệ vật liệu. Các khuyết tật, đặc biệt là nút khuyết, có ảnh hưởng đáng kể đến tính chất của kim loại và hợp kim ở nhiệt độ cao, gây ra các ảnh hưởng phi tuyến mạnh trong nhiệt dung và sự dãn nở nhiệt.
Mục tiêu chính của nghiên cứu là áp dụng SMM để phân tích các tính chất nhiệt động, quá trình nóng chảy và chuyển pha cấu trúc của hợp kim xen kẽ nhị nguyên (AC) và tam nguyên (ABC) có khuyết tật. Nghiên cứu này tính đến sự phụ thuộc của các đại lượng này vào nhiệt độ, áp suất, nồng độ nguyên tử thay thế, nồng độ nguyên tử xen kẽ và nồng độ nút khuyết cân bằng, trong các khoảng giá trị tương ứng với thực nghiệm. Phương pháp SMM, một phương pháp vật lí thống kê hiện đại, được lựa chọn vì khả năng ứng dụng hiệu quả trong nghiên cứu các vật liệu với cấu trúc khác nhau, ở dải nhiệt độ rộng từ không độ tuyệt đối đến điểm nóng chảy và dưới áp suất cao, khắc phục những hạn chế của các phương pháp lý thuyết gần đúng khác.
Luận án đã đạt được hai kết quả chính. Thứ nhất, trên cơ sở mô hình hợp kim xen kẽ lí tưởng và có khuyết tật với cấu trúc lập phương, các biểu thức giải tích tổng quát cho độ dời hạt khỏi nút mạng, khoảng lân cận gần nhất trung bình, nồng độ nút khuyết cân bằng, năng lượng tự do Helmholtz, các đại lượng nhiệt động, nhiệt độ bền vững tuyệt đối, nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ chuyển pha cấu trúc đã được rút ra. Các trường hợp giới hạn của lý thuyết này cũng được xem xét. Thứ hai, luận án đã áp dụng tính số và thảo luận các kết quả lý thuyết cho nhiều hợp kim cụ thể như AuSi, PtSi, AuCuSi, PtCuSi, FeCrSi, VWSi, cùng với nhiệt độ nóng chảy của TaSi, WSi, γ-FeC và nhiệt độ chuyển pha BCC-FCC của Fe. Các kết quả tính toán bằng SMM cho thấy sự phù hợp tốt với các phương pháp tính toán khác như ab initio, định luật Lindemann, MD và dữ liệu thực nghiệm, với sai số dưới 10%.
Các đóng góp mới của luận án bao gồm việc xây dựng các biểu thức giải tích cho các đại lượng nhiệt động và nhiệt độ chuyển pha cấu trúc của hợp kim xen kẽ có khuyết tật, góp phần bổ sung và hoàn thiện lý thuyết về nút khuyết cân bằng. Công trình này không chỉ cung cấp thông tin khoa học quan trọng mà còn đưa ra số liệu tham khảo có giá trị để dự báo và định hướng các nghiên cứu thực nghiệm trong tương lai, đồng thời hoàn thiện việc áp dụng SMM để nghiên cứu tính chất vật liệu hợp kim xen kẽ có tính đến hiệu ứng phi điều hòa của dao động mạng.