RSS-ленты
РусскийEnglish
Выпуск 3, 2026
Том год страница
Выпуски Авторы PACS Подписчикам Для авторов

Выпуски

 / 

2026

 / 

Февраль

←  →

Обзоры актуальных проблем


Анизотропия упругих свойств сильно нестехиометрических неупорядоченных кубических карбидов MCy (M = Ti, Zr, Hf, Nb, Ta) и монооксидов MOy (M = Ti, V, Nb)

† ,
Институт химии твердого тела УрО РАН, ул. Первомайская 91, Екатеринбург, 620219, Российская Федерация

В последние годы достигнут значительный прогресс в изучении анизотропии упругих свойств неупорядоченных нестехиометрических кубических карбидов MCy (M = Ti, Zr, Hf, Nb, Ta) и монооксидов MOy (M = Ti, V, Nb). Состав нестехиометрических кубических соединений MXy (X = C, O) определяет их электронную структуру, механические (упругие) свойства и возможные области применения в современной технике. В настоящем обзоре обобщены последние достижения в полуэмпирической оценке упругих характеристик нестехиометрических кубических соединений. Впервые систематизированы основные результаты по зависимостям упругих констант cij от состава неупорядоченных нестехиометрических кубических карбидов MCy (M = Ti, Zr, Hf, Nb, Ta) и монооксидов MOy (M = Ti, V, Nb). Рассмотрено влияние нестехиометрии на упругую анизотропию карбидов и монооксидов. Показано, что максимумы и минимумы пространственных трёхмерных распределений упругих модулей обсуждаемых нестехиометрических кубических соединений наблюдаются в эквивалентных направлениях [±100], [0±10], [00±1] или направлениях [±1 ±1 ±1] соответственно. Установлено, что среди рассмотренных нестехиометрических соединений наибольшей анизотропией упругих свойств обладает кубический монооксид титана TiOy, который по соотношению модулей сдвига и всестороннего сжатия является пластичным материалом. Предложена эмпирическая связь между константами упругой жёсткости cij нестехиометрических кубических карбидов MCy и их температурой плавления.

Текст pdf (1,6 Мб)
Ключевые слова: нестехиометрия, дефектность подрешётки неметаллов, анизотропия упругих свойств, температура плавления
PACS: 46.25.−y, 46.35.+z, 62.20.D−, 62.20.de (все)
DOI: 10.3367/UFNr.2025.08.039994
URL: https://ufn.ru/ru/articles/2026/2/c/
Цитата: Садовников С И, Гусев А И "Анизотропия упругих свойств сильно нестехиометрических неупорядоченных кубических карбидов MCy (M = Ti, Zr, Hf, Nb, Ta) и монооксидов MOy (M = Ti, V, Nb)" УФН 196 149–172 (2026)
BibTexBibNote ® (generic)BibNote ® (RIS)MedlineRefWorks

Поступила: 23 мая 2025, доработана: 9 июля 2025, 5 августа 2025

English citation: Sadovnikov S I, Gusev A I “Anisotropy of elasticity of strongly nonstoichiometric disordered cubic carbides MCy (M = Ti, Zr, Hf, Nb, Ta) and monoxides MOy (M = Ti, V, Nb)” Phys. Usp. 69 (2) (2026); DOI: 10.3367/UFNe.2025.08.039994

Список литературы (111) ↓ Похожие статьи (20)

  1. Gusev A I, Rempel A A, Magerl A J Disorder and Order in Strongly Nonstoichiometric Compounds. Transition Metal Carbides, Nitrides and Oxides (Springer Series in Materials Science) Vol. 47 (Berlin: Springer, 2001)
  2. Гусев А И Нестехиометрия, беспорядок, ближний и дальний порядок в твердом теле (М.: Физматлит, 2007)
  3. Storms E K (Ed.) Refractory Materials Vol. 2 The Refractory Carbides (New York: Academic Press, 1967)
  4. Holleck H Binäre und Ternäre Carbid- und Nitridsysteme der Übergangsmetalle (Materialkundlich-Technische Reihe, Nr. 6, Hrsg. G Petzow) (Berlin: Gebrüder Borntraeger, 1984)
  5. Shabalin I L Ultra-High Temperature Materials II. Refractory Carbides I (Ta, Hf, Nb and Zr Carbides ) (Dordrecht: Springer, 2019)
  6. Bauccio M (Ed.) ASM Engineering Materials Reference Book 2nd ed. (Materials Park, OH: ASM Intern., 1994)
  7. Upadhyaya G S Nature and Properties of Refractory Carbides (Commack, NY: Nova Science Publ., 1996)
  8. Gogotsi Y G, Andrievski R A (Eds) Materials Science of Carbides, Nitrides and Borides (NATO Science Partnership Subser. 3) Vol. 68 (Dordrecht: Kluwer Acad. Publ., 1999)
  9. Ramqvist L Jernkontorets Annaler 152 467 (1968)
  10. Ramqvist L Jernkontorets Annaler 152 517 (1968)
  11. Kral C et al J. Alloys Compd. 265 215 (1998)
  12. Валеева А А и др Успехи химии 90 601 (2021); Valeeva A A et al Russ. Chem. Rev. 90 601 (2021)
  13. Yang Y et al J. Alloys Compd. 485 542 (2009)
  14. Krasnenko V, Brik M G Solid State Sci. 14 1431 (2012)
  15. Luo Y-T, Chen Z-Q Intern. Symp. on Materials Application and Engineering, SMAE 2016, 20-21 August 2016, Chiang Mai, Thailan (MATEC Web Conf.) Vol. 67 (Eds M Jawaid et al) (Les Ulis Cedex A: EDP Sciences, 2016) p. 06014
  16. Zhang J, McMahon J M J. Mater. Sci. 56 4266 (2021)
  17. Ahmed R et al J. Mater. Res. Technol. 24 4808 (2023)
  18. Landau L D, Lifshitz E M Theory of Elasticity (Oxford: Pergamon Press, 1959)
  19. Fedorov F I Theory of Elastic Waves in Crystals (New York: Plenum Press, 1968)
  20. Nye J F Physical Properties of Crystals. Their Representation by Tensors and Matrices (Oxford: Clarendon Press, Oxford Univ. Press, 1985)
  21. Weber W Phys. Rev. B 8 5082 (1973)
  22. Ahuja R et al Phys. Rev. B 53 3072 (1996)
  23. Amriou T et al Physica B 25 46 (2003)
  24. Cheng D, Wang S, Ye H J. Alloys Compd. 377 221 (2004)
  25. Wu Z et al Phys. Rev. B 71 214103 (2005)
  26. López-de-la-Torre L et al Solid State Commun. 134 245 (2005)
  27. Zaoui A, Bouhafs B, Ruterana P Mater. Chem. Phys. 91 108 (2005)
  28. He L F et al Scripta Mater. 58 679 (2008)
  29. Ivashchenko V I, Turchi P E A, Shevchenko V I J. Phys. Condens. Matter 21 395503 (2009)
  30. Li Y et al Sci. China Phys. Mech. Astron. 54 2196 (2011)
  31. Wang X et al Trans. Nonferrous Met. Soc. China 21 1373 (2011)
  32. Feng W et al Physica B 406 3631 (2011)
  33. Aksyonov D A, Lipnitskii A G, Kolobov Yu R Comput. Mater. Sci. 65 434 (2012)
  34. Srivastava A, Diwan B D Can. J. Phys. 90 331 (2012)
  35. Zeng Q et al Phys. Rev. B 88 214107 (2013)
  36. Wu L et al J. Alloys Compd. 561 220 (2013)
  37. Liu Y et al J. Alloys Compd. 582 500 (2014)
  38. Ma S-Q et al Commun. Theor. Phys. 62 895 (2014)
  39. Dang D Y, Fan J L, Gong H R J. Appl. Phys. 116 033509 (2014)
  40. Yu X-X, Weinberger C R, Thompson G B Acta Mater. 80 341 (2014)
  41. Xie C et al Phys. Chem. Chem. Phys. 18 12299 (2016)
  42. Jiang M et al Sci. Rep. 7 9344 (2017)
  43. Glechner T et al Sci. Rep. 8 17669 (2018)
  44. Hong D et al Physica B 558 100 (2019)
  45. Jubair M et al J. Phys. Commun. 3 055017 (2019)
  46. Sun W et al Phys. Chem. Chem. Phys. 22 5018 (2020)
  47. Oganov A R, Glass C W J. Chem. Phys. 124 244704 (2006)
  48. Kresse G, Furthmüller J Comput. Mater. Sci. 6 15 (1996)
  49. Kresse G, Furthmüller J Phys. Rev. B 54 11169 (1996)
  50. Kresse G, Joubert D Phys. Rev. B 59 1758 (1999)
  51. Gusev A I Phys. Chem. Chem. Phys. 23 18558 (2021)
  52. Wolf W et al Philos. Mag. B 79 839 (1999)
  53. Садовников С И Письма в ЖЭТФ 112 203 (2020); Sadovnikov S I JETP Lett. 112 193 (2020)
  54. Sadovnikov S I, Gusev A I Phys. Chem. Chem. Phys. 23 2914 (2021)
  55. Valeeva A A, Gusev A I Int. J. Refract. Met. Hard Mater. 95 105435 (2021)
  56. Гусев А И Физика твердого тела 63 1921 (2021); Gusev A I Phys. Solid State 64 2173 (2022)
  57. Kostenko M G, Gusev A I, Lukoyanov A V Acta Mater. 223 117449 (2022)
  58. Gusev A I Int. J. Refract. Met. Hard Mater. 103 105760 (2022)
  59. Gusev A I Int. J. Refract. Met. Hard Mater. 113 106192 (2023)
  60. Gusev A I Int. J. Refract. Met. Hard Mater. 120 106602 (2024)
  61. Newnham R E Properties of Materials. Anisotropy, Symmetry, Structure (New York: Oxford Univ. Press, 2005)
  62. Gnäupel-Herold T, Brand P C, Prask H J J. Appl. Cryst. 31 929 (1998)
  63. Gnäupel-Herold T, Brand P, Prask H J Advances in X-ray Analysis, Proc. of the 47th Denver X-Ray Conf., August 3-7, 1998, Colorado Springs (Adv. in X-ray Analysis, Vol. L42) (Newtown Square, PA: ICDD, 1998) p. 464; https://www.icdd.com/assets/resources/axasearch/VOL42/V42_54.pdf
  64. Atkins A G, Tabor D Proc. R. Soc. London A 292 441 (1966)
  65. Samsonov G V et al Phys. Status Solidi A 1 327 (1970)
  66. Zhang J-M et al J. Phys. Chem. Solids 68 503 (2007)
  67. Zener C Elasticity and Anelasticity of Metals (Chicago, IL: Univ. of Chicago Press, 1948)
  68. Ranganathan S I, Ostoja-Starzewski M Phys. Rev. Lett. 101 055504 (2008)
  69. Hill R Proc. Phys. Soc. A 65 349 (1952)
  70. Валеева А А, Гусев А И Физика твердого тела 85 789 (2024); Valeeva A A, Gusev A I Phys. Solid State 66 761 (2024)
  71. Gusev A I, Valeeva A A Mendeleev Commun. 34 647 (2024)
  72. Валеева А А и др Неорганические материалы 53 1194 (2017); Valeeva A A et al Inorg. Mater. 53 1174 (2017)
  73. Pugh S F Philos. Mag. 45 823 (1954)
  74. Гусев А И Письма в ЖЭТФ 121 903 (2025)
  75. Гельд П В, Алямовский С И, Матвеенко И И Журн. структурной химии 2 301 (1961)
  76. Валеева А А и др Неорганические материалы 45 975 (2009); Valeeva et al Inorg. Mater. 45 905 (2009)
  77. Cinthia A J et al Int. J. Sci. Eng. Res. 5 1 (2014)
  78. Teter D M MRS Bull. 23 22 (1998)
  79. Chen X-Q et al Intermetallics 19 1275 (2011)
  80. Andersson G, Magneli A Acta Chem. Scand. 11 1065 (1957)
  81. Bowman A L et al Acta Cryst. 21 843 (1966)
  82. Burdett J K, Hughbanks T J. Am. Chem. Soc. 106 3101 (1984)
  83. Ha N N Оптика и спектроскопия 115 272 (2013); Ha N N Opt. Spectrosc. 115 233 (2013)
  84. Andersson S et al Acta Chem. Scand. 11 1641 (1957)
  85. Banus M D, Reed T B, Strauss A J Phys. Rev. B 5 2775 (1972)
  86. Gusev A I, Davydov D A, Valeeva A A J. Alloys Compd. 509 1364 (2011)
  87. Hulm J K et al J. Low. Temp. Phys. 7 291 (1972)
  88. Okaz A M, Keesom P H Phys. Rev. B 12 4917 (1975)
  89. Efimenko A K et al Phys. Rev. B 96 195112 (2017)
  90. Schulz W W, Wentzcovitch R M Phys. Rev. B 48 16986 (1993)
  91. Gusev A I Solid State Commun. 372 115310 (2023)
  92. Kohn W, Sham L J Phys. Rev. 1133 (1965)
  93. NbO, mp-2311. Materials Explorer. The Materials Project, https://materialsproject.org/materials/mp-2311
  94. Gaillac R, Pullumbi P, Couder F-X J. Phys. Condens. Matter 28 275201 (2016)
  95. Чудинов А А Физика твердого тела 5 1459 (1963); Chudinov A A Sov. Phys. Solid State 5 1061 (1963)
  96. Sadovnikov S I, Gusev A I J. Alloys Compd. 610 196 (2014)
  97. Frenkel D, Smit B Understanding Molecular Simulation: From Algorithms to Applications 2nd ed. (San Diego, CA: Academic Press, 2002)
  98. Hohenberg P, Kohn W Phys. Rev. 136 B864 (1964)
  99. Rudy E, Harmon D P, Brukl C E Ternary Phase Equilibria in Transition Metal—Boron—Carbon—Silicon Systems (AFML-TR-65-2, Pt. 1, Vol. 2, Eds E Rudy, D P Harmon) (Dayton, OH: Wright-Patterson Air Force Base, 1965) p. 1
  100. Okamoto H J. Phase Equilibria Diffusion 27 306 (2006)
  101. Okamoto H J. Phase Equilibria 17 162 (1996)
  102. Okamoto H Bull. Alloy Phase Diagrams 11 396 (1990)
  103. Sara R V J. Am. Ceram. Soc. 48 243 (1965)
  104. Seifert H J, Lukas H L, Petzow G J. Phase Equilibria 17 24 (1996)
  105. Fine M E, Brown L D, Marcus H L Scripta Metallurg. 18 951 (1984)
  106. Alouani M, Albers R C, Methfessel M Phys. Rev. B 43 6500 (1991)
  107. Wang S-L, Pan Y J. Am. Ceram. Soc. 102 4822 (2019)
  108. Pan Y, Chen S, Jia Y RSC Adv. 9 33625 (2019)
  109. Liu S-Y et al J. Eur. Ceram. Soc. 41 6267 (2021)
  110. Gusev A I Int. J. Refract. Met. Hard Mater. 126 106920 (2025)
  111. Rudy E Ternary Phase Equilibria in Transition Metal—Boron—Carbon—Silicon Systems (AFML-TR-65-2. Pt. 1. Related Binary Systems, Vol. 4, Eds E Rudy, D P Harmon) (Dayton, OH: Wright-Patterson Air Force Base, 1965) p. 1
© Успехи физических наук, 1918–2026
Электронная почта: ufn@ufn.ru Телефоны и адреса редакции О журнале Пользовательское соглашение