Acoustic Studies of the Melting and Crystallization of Eutectic Gallium–Silver Alloys in Porous Glasses

A. L. Pirozerski; Пирозерский А. Л.; E. V. Charnaya; Чарная Е. В.; Kh. A. Abdulamonov; Абдуламонов Х. А.; A. I. Nedbai; Недбай А. И.; Yu. A. Kumzerov; Кумзеров Ю. А.; A. V. Fokin; Фокин А. В.; A. S. Khomutova; Хомутова А. С.

doi:10.31857/S0320791923600014

Акустические исследования плавления и кристаллизации эвтектических сплавов галлий–серебро в пористых стеклах

Авторы: Пирозерский А.Л.¹, Чарная Е.В.¹, Абдуламонов Х.А.¹, Недбай А.И.¹, Кумзеров Ю.А.², Фокин А.В.², Хомутова А.С.¹
Учреждения:
1. Санкт-Петербургский государственный университет, Физический факультет
2. Физико-технический институт им. А. Ф. Иоффе РАН
Выпуск: Том 69, № 4 (2023)
Страницы: 446-452
Раздел: ФИЗИЧЕСКАЯ АКУСТИКА
URL: https://rjpbr.com/0320-7919/article/view/648316
DOI: https://doi.org/10.31857/S0320791923600014
EDN: https://elibrary.ru/ZGMSPM
ID: 648316

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ
Доступ закрыт

Доступ предоставлен
Доступ закрыт

Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация
Об авторах
Список литературы
Дополнительные файлы
Статистика

Аннотация

Представлены результаты акустических исследований процессов плавления и кристаллизации сплавов Ag–Ga с содержанием серебра 1.5 и 3 ат. %, внедренных в пористые стекла со средним размером пор 13 нм. Измерены температурные зависимости скорости продольных ультразвуковых волн модифицированным импульсно-фазовым методом на частоте 7 МГц в диапазоне 200–325 К при полных и частичных циклах охлаждение‑нагрев. На температурных зависимостях скорости ультразвука наблюдались области, соответствующие фазовым переходам. Выявлены существенные изменения фазовой диаграммы объемного сплава вследствие наноструктурирования. Показано, что при разных составах сплава в порах формируются сегрегаты с различной кристаллической структурой.

Ключевые слова

эвтектический сплав Ag–Ga, плавление и кристаллизация, нанокомпозиты, фазовая диаграмма, полиморфизм, пористые стекла, физическая акустика

Список литературы

Huber P. Soft matter in hard confinement: phase transition thermodynamics, structure, texture, diffusion and flow in nanoporous media // J. Phys.: Condens. Matter. 2015. V. 27. Art. №. 103102.
Christenson H.K. Confinement effects on freezing and melting // J. Phys.: Condens. Matter. 2001. V. 13. № 11. P. R95–R133.
Alba-Simionesco C., Coasne B., Dosseh G., Dudziak G., Gubbins K.E., Radhakrishnan R., Sliwinska-Bartkowiak M. Effects of confinement on freezing and melting // J. Phys.: Condens. Matter. 2006. V. 18. P. R15–R68.
Jackson C.L., McKenna G.B. The melting behavior of organic materials confined in porous solids // J. Chem. Phys. 1990. V. 93. № 12. P. 9002–9011.
Molz E., Wong A.P.Y., Chan M.H.W., Beamish J.R. Freezing and melting of liquids in porous glasses // Phys. Rev. B. 1993. V. 48. № 9. P. 5741–5750.
Dereppe J.M., Борисов Б.Ф., Чарная Е.В., Шеляпин А.В., Нассар М.М., Кумзеров Ю.А. Акустические исследования плавления и затвердевания галлия, введенного в матрицу опала // ФТТ. 2000. Т. 42. № 1. С. 184–187.
Charnaya E.V., Tien C., Lee M.K., Kumzerov Yu.A. NMR studies of metallic tin confined within porous matrices // Phys. Rev. B. 2007. V. 75. № 14. Art. № 144101.
Charnaya E.V., Tien C., Lee M.K., Kumzerov Yu.A. Slowdown of self-diffusion induced by partial freezing in confined liquid indium // Phys. Rev. B. 2007. V. 75. № 21. Art. № 212202.
Charnaya E.V., Plotnikov P.G., Michel D., Tien C., Borisov B.F., Sorina I.G., Martynova E.I. Acoustic studies of melting and freezing for mercury embedded into Vycor glass // Physica B. 2001. V. 299. № 1−2. P. 56–63
Чарная Е.В. Акустические исследования фазовых переходов в кристаллах и нанокомпозитах // Акуст. журн. 2008. Т. 54. № 6. С. 926−938.
Kofman R., Cheyssac P., Aouaj A., Lereah Y., Deutscher G., Ben-David T., Penisson J.M., Bourret A. Surface melting enhanced by curvature effects // Surf. Sci. 1994. V. 303. P. 231–246.
Charnaya E.V., Tien C., Lee M.K., Kumzerov Yu.A. Superconductivity and structure of gallium under nanoconfinement // J. Phys.: Condens. Matter. 2009. V. 21. № 45. Art. № 455304.
Lee M.K., Tien C., Charnaya E.V., Sheu H.-S., Kumzerov Yu.A. Structural variations in nanosized confined gallium // Phys. Lett. A. 2010. V. 374. № 13−14. P. 1570–1573.
Пирозерский А.Л., Чарная Е.В., Латышева Е.Н., Недбай А.И., Кумзеров Ю.А., Бугаев А.С. Акустические исследования плавления и кристаллизации индий‑галлиевого сплава в пористом стекле // Акуст. журн. 2011. Т. 57. № 5. С. 618–622.
Латышева Е.Н., Пирозерский А.Л., Чарная Е.В., Кумзеров Ю.А., Фокин А.В., Недбай А.И., Бугаев А.С. Полиморфизм сплавов Ga‑In в условиях наноконфайнмента // ФТТ. 2015. Т. 57. № 1. С. 124–128.
Пирозерский А.Л., Чарная Е.В., Lee M.K., Chang L.J., Недбай А.И., Кумзеров Ю.А., Фокин А.В., Самойлович М.И., Лебедева Е.Л., Бугаев А.С. Акустические и ЯМР исследования плавления и кристаллизации индий‑галлиевых сплавов в порах синтетических опаловых матриц // Акуст. журн. 2016. Т. 62. № 3. С. 295–301.
Pirozerskii A.L., Nedbai A.I., Kumzerov Yu.A., Fokin A.V., Lebedeva E.L. Melting and crystallization of a Ga‑In alloy confined in a porous glass // IJAER. 2017. V. 12. № 21. P. 11107–11113.
Пирозерский А.Л., Чарная Е.В., Недбай А.И. Акустические исследования фазовых переходов плавление и кристаллизация в индий‑галлиевых сплавах, внедренных в поры мезопористых силикатных матриц // Изв. Росс. Акад. наук. Сер. физич. 2020. Т. 84. № 6. С. 803–807.
Uskov A.V., Charnaya E.V., Kuklin A.I., Lee M.-K., Chang L.-J., Kumzerov Y.A., Fokin A.V. SANS studies of the gallium–indium alloy structure within regular nanopores // Nanomaterials. 2022. V. 12. № 13. Art. № 2245.
Xiong Y., Lu X. Metallic Nanostructures. From Controlled Synthesis to Applications // Springer International Publishing: Cham, Switzerland. 2015.
Pirozerski A.L., Charnaya E.V., Baryshnikov S.V., Nedbai A.I., Borisov B.F., Mikushev V.M., Lebedeva E.L., Khomutova A.S., Dolgova M.V. Acoustic studies of the ferroelastic phase transition in LiCsSO4/MCM-41 nanocomposite using longitudinal ultrasonic waves // IJAER. 2016. V. 11. № 5. P. 3309–3313.
Гитис М.Б., Михайлов И.Г., Шутилов В.А. Измерение температурной зависимости скорости звука в твердых образцах малых размеров // Акуст. журн. 1969. Т. 15. № 1. С. 28–32.
Сорина И.Г., Tien C., Чарная Е.В., Кумзеров Ю.А., Смирнов Л.А. Структурные особенности твердого галлия в микропористом стекле // ФТТ. 1998. Т. 40. № 8. С. 1552–1553.
Weibke F., Meisel K., Weigels L. Das Zustandsdiagramm des systems Silber-Gallium // Z. Anorg. Allg. Chem. 1932. V. 226. P. 201–208.
Predel B., Stein D.W. Bildungsenthalpien binarer verbindungen des galliums mit kupfer, silber und gold sowie analyse der thermodynamischen eigenschaften von 3/2-elektronen-erbindungent // Metallurgica. 1972. V. 20. P. 681–692.
Baren M.R. The Ag‑Ga (Silver‑Gallium) System // Bulletin of Alloy Phase Diagrams. 1990. V. 11. № 4. P. 334−339.
Okamoto H. Ag‑Ga (Silver-Gallium) // J. Phase Equilibria. 1992. V. 13 № 3. P. 324–325.
Zhang Y., Li J.-B., Liang J.K., Liu Q.L., Xiao Y.G., Zhang Q., Rao G.H., Li C.R. Thermodynamic assessment of the Ag–Ga system // Computer Coupling of Phase Diagrams and Thermochemistry. 2006. V. 30. P. 316–322.