Статті КГВФ ФБАІ ДІІТ

Permanent URI for this collectionhttp://crust.ust.edu.ua/handle/123456789/16429

ENG: Articles

Browse

Now showing 1 - 2 of 2

Quantum-Mechanical Methodology for Determining the Temperature Dependence of Contact Angle in Melt–Solid Metal Systems
(Oles Honchar Dnipro National University, Dnipro, 2024) Shtapenko, Eduard Ph.; Syrovatko, Yuliya V.; Voronkov, Eugene O. ; Mikhailova, Tetiana F.
ENG: Aim. In order to determine the composite materials’ manufacturing process parameters, it is necessary to evaluate the stability of their structural components and determine the contact angle of wetting of the filler with the molten binder at the infiltration temperature. The development of a theoretical method for determining the dependence of the contact angle of wetting on temperature in melt – solid metal systems makes it possible to reduce the volume of experimental studies. Methods. The paper presents a quantum mechanical methodology for calculating the binding energy of interacting substances, as well as an experimental study of the dependence of the contact angle on temperature for tin – steel systems. The methodology is based on the calculation of the binding energy between atoms of interacting substances using density functional theory. Results. The calculations show an anomalous behavior of contact angle values for the tin–steel system with increasing temperatures. It means that, when the temperature increases, the values of the contact angle initially become lower, and later, in the temperature range of 450-510 °C, an increase in the contact angle is observed. The obtained theoretical and experimental data correlate well with each other. Conclusions. The appearance of extreme regions in the experimental and theoretical temperature dependences is associated with the thermal expansion of interatomic distances in the crystal lattice. The obtained theoretical and experimental data correlate well with each other and base on the thermal expansion of interatomic distances in the crystal lattice.
Квантово-механічне моделювання взаємодії частинок ультрадисперсного алмазу з йонами нікелю
(Львівський національний університет імені Івана Франка, Львів, Україна, 2023) Титаренко, Валентина Василівна; Заблудовський, Володимир Олександрович
UKR: Методом електроосадження з водного розчину електроліту нікелювання, що містить частинки ультрадисперсного алмазу (УДА), отримані металеві композиційні покриття. Результати досліджень катодних поляризаційних залежностей свідчать про збільшення опору перенесення заряду через можливу адсорбцію йонів металу на поверхні частинок УДА. Для встановлення механізму співосадження йонів металу та частинок УДА автори запропонували квантово-механічну модель формування металовуглецевого комплексу йонів нікелю з коміркою кристалічної ґратки алмазу, що відповідає точковій групі симетрії $m3m$ ($4/m$ $-3$ $2/m$). Методом теорії функціонала густини з використанням гібридного функціонала B3LYP досліджено адсорбційні властивості атомів нікелю з коміркою алмазу. Запропоновано моделі комірки алмазу з одним, двома та трьома зв'язаними йонами металу. Розрахунки енерґій зв'язку виконані з використанням пакета програм GAUSSIAN 09. Результати розрахунків енерґії зв'язку адсорбованих йонів нікелю з коміркою алмазу показали, що у водному розчині електроліту можлива адсорбція йонів нікелю на поверхні частинок УДА з утворенням стабільних комплексів метал-вуглецевий наноматеріал. За послідовного приєднання одного та двох йонів металу до комірки алмазу енерґія зв'язку зменшується від 0.200 еВ до 0.126 еВ. Три і більше йони нікелю не утримуються на поверхні кристалічної ґратки алмазу, оскільки їхня енерґія зв'язку менша від енерґії теплового руху 0.025 еВ. Металовуглецеві комплекси, що утворилися у водному розчині електроліту, унаслідок адсорбції атомів нікелю на поверхні частинок УДА, набувають позитивного заряду й рухаються до катода під дією електричного поля, створеного різницею потенціалів між анодом і катодом. Результати досліджень растрової електронної мікроскопії (РЕМ) поверхні та металографії торцевих шліфів електролітичних нікелевих покриттів підтверджують припущення щодо механізму сумісного осадження йонів металу та частинок УДА на катоді. Наявність частинок УДА в композиційному нікелевому покритті реєструється у вигляді темних включень.