Звіт про науково-дослідну роботу: „ Розвиток наукових основ високотемпературної капілярності з можливим застосуванням обчислення з перших принципів адгезії та ступеню змочування, експериментальне дослідження адгезійної взаємодії оксидів металів IVа групи періодичної системи (SiO2, GeO2, SnO2) на межі з металами та вивчення електрофізичних властивостей контакту”

Abstract

ОБ’ЄКТИ ДОСЛІДЖЕННЯ – керамічні матеріали на основі оксидів металів IVа групи періодичної системи та тверді розчини на їх основі (SnO2, SnO2–1Fe2O3, SnO2–0,5CuO, а також SiO2 як об’єкт для порівняння). МЕТА РОБОТИ – подальший розвиток фізико-хімічних основ високотемпературної капілярності металічних розплавів, які знаходяться в контакті з новими групами оксидних матеріалів, та розробка методів керування адгезійними процесами. Проведене комплексне дослідження міжфазної взаємодії, ад гезії та змочування розплавленими металами діоксиду олова. Встановлені особливості процесів змочування металевими розплавами (чистими металами та деякими сплавами) для підкладок SnO2 в різних газових середовищах: у вакуумі, гелії, повітрі, чистому кисні та вуглекислому газі. Отримано концентраційні, часові та температурні залежності крайових кутів змочування для низки металевих розплавів на SnO2. Для покращення змочування використовувалися сполуки з високою спорідненість до електрону (зокрема, кисень) як альтернативний метод легування металічних розплавів. Вивчений вплив парціального тиску кисню на змочування SnO2–кераміки. Досліджено вплив електричного струму на змочування у повітрі кераміки на основі SnO2 (а також ZrO2–кераміки у вакуумі) розплавами Ag, Ag–Cu. Проаналізована залежність адгезійних процесів від сили струму та часу витримки. Проведені експерименти по змочуванню в CO2 підкладок із сталі, нікелю та SnO2 припоєм ПСР-72, Ag та Cu. На основі теорії функціонала густини (DFT) проведено розрахунки структури кристалічної решітки SnO2, а також електронної структури в об’ємі кристалу. Розраховано рівні енергії основного стану одноелектронних орбіталей (Кона-Шема), атомні сили, напруження, а також структурна оптимізація та розрахунок зонної структури і густини електронних станів (DOS). КЛЮЧОВІ СЛОВА: ЗМОЧУВАННЯ, АДГЕЗІЯ, КІНЕТИКА, МЕТАЛІЧНИЙ РОЗПЛАВ, ОКСИДИ.