МАТЕМАТИЧНЕ МОДЕЛЮВАННЯ РОЗМІРУ ЗЕРНА В СТРУКТУРІ ВИСОКОЕНТРОПЙНОГО СПЛАВУ В УМОВАХ ТЕРМОХІМІЧНОГО ПРЕСУВАННЯ

Анотація

Робота присвячена комплексному дослідженню нового багатокомпонентного матеріалу Al28Ni22Co17Fe15Cu10Mn8, який отримано шляхом термохімічного пресування. Високоентропійні сплави (ВЕС), зокрема цей зразок, вирізняються унікальними властивостями завдяки поєднанню великої кількості різних елементів, що дозволяє отримати матеріали з високими каталітичними характеристиками за значно нижчою вартістю в порівнянні із традиційними каталізаторами, які зазвичай виготовляються на основі дорогоцінних металів або інтерметалідних систем. Такий підхід сприяє розвитку сучасних технологій у галузі матеріалознавства та промислової хімії.

Каталізатори, створені на основі ВЕС, демонструють видатні термодинамічні характеристики: підвищену стабільність, здатність до збереження активності при високих температурах, а також стійкість до агресивних середовищ. Це значною мірою зумовлено складною структурою сплаву, яка сприяє формуванню нових фаз і забезпечує рівномірний розподіл компонентів на мікро- та нанорівнях. З огляду на це, виникає необхідність у детальному аналізі термодинамічних параметрів процесу утворення та подальшого функціонування таких матеріалів.

У роботі особливу увагу приділено розрахунку та моделюванню ключових термодинамічних характеристик сплаву, зокрема: конфігураційної ентропії утворення, ентальпії змішування, параметру невідповідності атомних радіусів, концентрації валентних електронів, а також прогнозуванню розміру зерна у структурі матеріалу. Застосування математичного моделювання дозволяє не лише оптимізувати процес синтезу сплаву, а й передбачити вплив різних технологічних параметрів на кінцеві властивості матеріалу. Це відкриває нові можливості для створення каталізаторів із заданими характеристиками під конкретні виробничі завдання.

Важливо зазначити, що використання нееквімолярного складу є нетиповим для ВЕС, однак саме такий підхід забезпечує підвищену стабільність сплаву, полегшує процес синтезу та сприяє формуванню унікальних каталітичних властивостей. Дослідження дифузійних особливостей компонентів, а також впливу різних параметрів пресування, дозволяє глибше зрозуміти механізми формування структури сплаву та розробити рекомендації щодо оптимізації технологічних процесів.

Таким чином, результати цього дослідження є важливим внеском у розвиток сучасних методів створення високоефективних каталізаторів на основі високоентропійних сплавів, що може стати рушієм для подальших наукових і прикладних досліджень у сфері матеріалознавства, хімічної інженерії та суміжних галузей.