Взаємозв’язок структури і дифузійних параметрів водню у гідридотвірних матеріалах (V, Nb, Ta, Dd-Fe-B) - Автореферат

Крім того, розчинений в металах водень, послаблюючи величину сил міжатомного звязку і пришвидшуючи дифузійні процеси - самодифузію, взаємодифузію та атомне впорядкування, дозволяє цілеспрямовано змінити фазово-структурний стан гідридотвірних матеріалів і, тим самим, покращити їх експлуатаційні характеристики. Основною характеристикою, яка визначає процес наводнювання металів, а отже і продуктивність проведення їх водневої обробки, є коефіцієнт дифузії водню D. Визначення цього параметра дозволяє встановити швидкість наводнювання, а його залежність від структури та фазового стану матеріалу дозволяє використати вимірювання D водню як експрес-методику прогнозування зміни фізико-хімічних властивостей, не проводячи їх безпосереднього вимірювання. Тому розробка методологічних підходів до визначення коефіцієнту дифузії водню на початковій стадії насичення цих матеріалів, встановлення взаємозвязку D з їх фазово-структурним станом і аналіз кореляційних залежностей між зміною експлуатаційних характеристик та дифузійними параметрами водню є актуальною науковою задачею, яка становить предмет досліджень даної дисертаційної роботи. Провести вимірювання D водню в металах V групи методами проникання водню та електропровідності.Зроблено огляд методик вимірювання коефіцієнту дифузії водню в металах. Зразок у вигляді мембрани за допомогою ножеподібних тримачів закріплювали в робочій камері, фіксували кінетику проникання водню і на її основі визначали коефіцієнт дифузії D, а після встановлення стаціонарного потоку розраховували водневу проникність Р. Для розрахунку коефіцієнту дифузії водню на основі вимірювання зміни електроопору наводнених зразків застосовували два підходи. При насиченні воднем з газової фази за високих температур використовували установку високочастотної широкосмугової резистометрії УВШР-01М, яка дозволяє проводити неперервний запис зміни електроопору і від температури, і від часу проведення експерименту в широкому інтервалі температур і частот змінного струму (до 200 КГЦ). У четвертому розділі проаналізовано можливість застосування законів Фіка до розрахунку коефіцієнта дифузії водню у порошкових матеріалах на основі РЗМ на прикладі постійних магнітів системи Dd-Fe-B, показано вплив водневої обробки (процес ГДДР) на їх фазово-структурний стан і встановлено взаємозвязок D водню зі зміною їх магнітних характеристик.У дисертації запропоновано новий підхід до вирішення наукової задачі, яка полягає у розробці методики оцінки дифузійних параметрів водню та встановленні їх взаємозвязку зі зміною фазово-структурного стану гідридотвірних матеріалів (твердотільних та порошкових) у процесі наводнення. Розроблено методичні підходи до вивчення дифузійних параметрів водню у гідридотвірних матеріалах, які ґрунтуються на визначенні коефіцієнта дифузії водню за зміною фізичних властивостей і кінетики сорбції-десорбції водню та розрахунку водневої проникності Р за відомою розчинністю S на основі співвідношення P = SЧD. Вперше встановлено, що незалежно від способу наводнення металів V групи (газова фаза, середовище електроліту) на початковій стадії процесу справджуються закони Фіка, що дозволяє визначати коефіцієнт дифузії водню в області існування гідридних фаз.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У дисертації запропоновано новий підхід до вирішення наукової задачі, яка полягає у розробці методики оцінки дифузійних параметрів водню та встановленні їх взаємозвязку зі зміною фазово-структурного стану гідридотвірних матеріалів (твердотільних та порошкових) у процесі наводнення.

Розроблено методичні підходи до вивчення дифузійних параметрів водню у гідридотвірних матеріалах, які ґрунтуються на визначенні коефіцієнта дифузії водню за зміною фізичних властивостей і кінетики сорбції-десорбції водню та розрахунку водневої проникності Р за відомою розчинністю S на основі співвідношення P = SЧD.

Вперше встановлено, що незалежно від способу наводнення металів V групи (газова фаза, середовище електроліту) на початковій стадії процесу справджуються закони Фіка, що дозволяє визначати коефіцієнт дифузії водню в області існування гідридних фаз.

Вперше методами проникання та розрахунку на основі отриманих в роботі значень D водню встановлена воднева проникність танталу в інтервалі температур 20 - 1000 °С.

Показано, що воднева обробка сплавів системи Dd-Fe-B (механохімічний помел та процес ГДДР) приводить до їх гомогенізації і покращення на 24-25 % магнітних характеристик (намагніченості та підіймальної сили).

Вперше запропонована методика і розраховано коефіцієнт дифузії водню в порошкових гідридотвірних матеріалах. Показано, що в сплавах системи Dd-Fe-B D водню знаходиться в межах (1-2)•10-5 м2/с і зростає після водневої обробки у три рази.

Встановлена кореляція між зміною коефіцієнта дифузії водню і структурою та властивостями гідридотвірних матеріалів, що дозволяє запропонувати вимірювання D водню як експрес-методику прогнозування зміни магнітних характеристик після різного виду хіміко-термічної обробки.

Отримані результати використовуються при виготовленні постійних магнітів на основі сплавів системи Dd-Fe-B на фірмі «Експромаг» (м. Дніпродзержинськ, Україна).

Ci?ia oaiia?aoo?e E??? nieaao I36 ca noi?nii? a?? aoaeao? oa aiai? / I.Aan?noee, ?.Aa?einueee, N.Iiooi, A.?i?iee // A?niee Oa?iii?eunueiai aa??. oaoi. oi-oo.- 2003.- o.8.- ?1.- N. 126-133.

Hydrogen permeability over the joint weld of the low-activation Cr12Mn20W and 10Cr9WVA steels with oxide coating films/ V.V.Fedorov, E.V.Dyomina, L.I.Ivanov, T.M.Zasadnyy, S.V.Mohun, M.D.Prusakova, N.A.Vinogradova // 11 Internat. Conf. on Fusion Reactor Materials.- Kyoto, Japan.- 2003.- p. 27.

Tritium permeability over joint weld of the low activated steels for reactor application / V.V.Fedorov, E.V.Dyomina, L.I.Ivanov, T.M.Zasadnyy, S.V.Mohun, M.D.Prusakova, N.A.Vinogradova // 7 Internat. Conf. on Tritium Science and Technology.- Baden-Baden, Germany.- 2004.- p. 172.

Iiooi N.A., Aan?noee I.A., Aa?einueee ?.A. Aieea ai?cio?ii?? ia iaai?oino?eeo?? oa?iiaai?oieo nieaa?a nenoaie Fe-V-Co // Iaoa??aee XIO iaoe.-oaoi. eiio. iieiaeo iaoeiao?a ? niao?ae?no?a OI? IAI Oe?a?ie (EII-2005).- Eua?a, 2005.- N. 49-50.

Interaction of the alloy based on SMCO5 compound with hydrogen at pressures 0,1-0,66 MPA / I.I. Bulyk, V.I.Markovych, S.V.Mohun, A.M.Trostianchyn // Proc. XI Internat. Conf. “Hydrogen Materials Science and Chemistry of Carbon Nanomaterials”. - Ukraine, 2005.- p. 264-265.

Aieea ai?cio?ii?? aaeuo?aaiiy oa oa?i??ii? ia?iaee o aiai? ia iaaiaoino?eeo?? nieaao E50O2 / ?.A.Aa?einueee, N.A.Iiooi, ?.?.?aaieoueee, ?.I.Caii?a, A.A.I?ieii?e, A.A.Oaai?ia // O?c.-o?i. iaoai?ea iaoa??ae?a.- 2007.- ?5.- N. 100 -102.

Aieea oiia iaaiai?aaiiy ia eiao?o??io aeooc?? aiai? a iaoaeao V a?oie / ?.A.Aa?einueee, N.A.Iiooi, A.A.I?ieii?e, I.?.Oeaoeye // O?oau V Ia?aoia?ia. eiio. ii aiai?iaiie ia?aaioea iaoa?eaeia «AII-2007».- Aiiaoue, 2007.- N. 671-674.

Aecia?aiiy aeooc?eieo ia?aiao??a aiai? a iaoaeao V a?oie (V, Nb, Ta) / N.A. Iiooi, ?.?. ?aaieoueee, I.?. Oeaoeye, A.A. I?ieii?e, ?.I. Caii?a // Haoeiai iioaoee Eooueiai aa??. oaoi. oi-oo.- 2007.- Aeione 20. - N. 315-320.

Iiooi N.A. Aieea aiaiaai? ia?iaee ia ?ici?? ?anoeiie ii?ioeo iino?eieo iaai?o?a nenoaie Dd-Fe-B // A?niee Oa?iii?eunueiai aa??. oaoi. oi-oo.- 2007.- - ?2.- N. 62-65.

Iioei?cao?y oiia o?i?ei-oa?i??ii? ia?iaee a?a?eaiooai????eo iaoa??ae?a ia iniia? aecia?aiiy a ieo eiao?o??ioa aeooc?? aiai? / A.A.Oaai?ia, ?.?.Aoeee, A.I.O?inoyi?ei, N.A.Iiooi // Haoeiai iioaoee Eooueiai aa??. oaoi. oi-oo.- 2007.- Aeione 20. - N. 522-527.