Металлы

Изучение барических и температурных зависимостей свойств монокристаллического тантала

М. Н. Магомедов

Институт проблем геотермии и возобновляемой энергетики – филиал Объединенного института высоких температур РАН, Махачкала, Россия

Аннотация: Аналитическим методом (т. е. без компьютерного моделирования) рассчитаны уравнение состояния, а также барические и температурные зависимости термоупругих и поверхностных свойств монокристаллического тантала. Данный метод основан на парном межатомном четырехпараметрическом потенциале Ми–Леннард-Джонса и учитывает вклад как решеточной, так и электронной подсистемы металла. Данным методом были рассчитаны барическая и температурная зависимость изотермического модуля упругости, коэффициента теплового расширения, изобарной теплоемкости, а также производных этих функций по давлению. Барические зависимости рассчитаны вдоль изотерм $T = 300$ и $3000$ K, а температурные зависимости рассчитаны вдоль изобар $P = 0$ и $100$ GPa. Показано, что рассчитанные зависимости хорошо согласуются с зависимостями, полученными как экспериментально, так и с помощью компьютерного моделирования. Впервые рассчитаны поверхностные свойства тантала: удельная поверхностная энергия, а также ее производные по температуре и по давлению. Свойства тантала изучены в труднодоступных для эксперимента $P$–$T$-условиях, и выяснено, в какой области $P$–$T$-аргументов электронный вклад в данные свойства заметен, а в какой области его влиянием на свойства тантала можно пренебречь.

Ключевые слова: уравнение состояния, модуль упругости, тепловое расширение, поверхностная энергия, электронная подсистема, температура Дебая, параметр Грюнайзена.

Поступила в редакцию: 19.09.2025
Исправленный вариант: 19.09.2025
Принята в печать: 02.10.2025

DOI: 10.61011/FTT.2025.10.61956.260-25

Реферативные базы данных:

•