Басараба Юрій Борисович. Вплив водневої обробки на структуру та розрядні властивості сплавів на основі фаз Лавеса ZrCr2

brief description

Басараба Юрій Борисович. Вплив водневої обробки на структуру та розрядні властивості сплавів на основі фаз Лавеса ZrCr2 : дис... канд. техн. наук: 05.02.01 / НАН України; Фізико- механічний ін-т ім. Г.В.Карпенка. — Л., 2006. — 117арк. : рис., табл. — Бібліогр.: арк. 103-117.

Басараба Ю.Б. Вплив водневої обробки на структуру та розрядні властивості сплавів на основі фаз Лавеса ZrCr2- Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук зі спеціальності 05.02.01 - матеріалознавство. - Фізико-механічний інститут ім. Г.В.Карпенка НАН України, Львів, 2006.
Вивчено вплив процесу ГДДР таSolidГДДР на фазовоструктурний стан сплавів на основі інтерметалідної сполуки ZrCr2зі структурою фаз Лавеса. Встановлено критичні температури диспропорціонування цих сплавів.
Досліджено, що сполука ZrCr2зі структурою типу MgZn2при= 5 МПа повністю диспропорціонує на гідрид цирконію та хром. Встановлено, що ІМС ZrCr2зі структурою типу MgCu2є менш стабільною при нагріві у водні ніж сполука зі структурою MgZn2і диспропорціонує при=3 МПа. Реакції диспропорціонування та рекомбінації у сплавах, в яких цирконій частково заміщений титаном, протікають повільніше ніж у ZrCr2. Термодесорбція продуктів диспропорціонування у вакуумі веде до формування фази Лавеса з кубічною ґраткою (структура типу MgCu2) у випадку повного розпаду вихідної фази, та до відновлення вихідної фази у випадку часткового диспропорціонування.
Встановлено, що у сплаві ZrCrNi при=5 МПа диспропорціонування розпочинається при 535 С. В залежності від температури нагріву отримано сплави з різним вмістом основних (фази Лавеса С14 та С15) і домішкових фаз (ZrNi, Zr7Ni10, Zr9Ni11) та хрому. Показано, що після водневої обробки сплав ZrCrNi гомогенізується.
Запропоновано комбінований спосіб обробки цирконієвих мaтeріалів, який полягає у застосуванні термічної обробки у водні та механохімічного помелу у планетарному млині. Встановлено, що внаслідок покращення мікроструктурної однорідності та збільшення чистоти поверхні сплаву кількість циклів активації металогідридного електрода зменшується від 20 до 2.
Ключові слова:фази Лавеса, водень, гідрид, процес ГДДР, диференціальний термічний аналіз, активація, розрядна ємність.

У дисертації запропоновано новий підхід до вирішення науково-технічного завдання покращення активації металогідридних електродів зі структурою фаз Лавеса на основі інтерметалідної сполуки ZrCr2, який полягає у поєднанні водневої обробки (процес ГДДР) та помелу сплаву у планетарному млині в атмосфері водню.
1. Вперше встановлено закономірності ГДДР в сполуці ZrCr2двох структурних модифікацій (типу MgZn2та MgCu2). Показано, що диспропорціонування ZrCr2(структура типу MgZn2) починається за=3 МПа з утворенням гідриду вихідної фази та виділенням хрому і гідриду цирконію. Повністю сплав диспропорціонує за витримки 3 год при 860 С, або за початковому тиску водню=5 МПа. Нагрів у вакуумі продуктів часткового диспропорціонування сполуки ZrCr2приводить до відновлення вихідної фази. Аналогічна обробка продуктів повного диспропорціонування завершується утворенням сполуки ZrCr2зі структурою типу MgCu2. У випадку сполуки ZrCr2структурного типу MgCu2вона розпадається на e-ZrHxта Cr за температур 820 та 775 С (=3 та 5 МПа відповідно) з подальшим відновленням вихідної фази нагрівом продуктів диспропорціонування у вакуумі.
2. Вперше показано, що заміщення цирконію на титан зменшує швидкість фазових перетворень у сполуці ZrCr2при нагріві у водні. Повний розпад сплаву Zr1-xTixCr2на e-ZrHx, ТіНхта Cr має місце після 4 і 17 год витримки (для x=0,1 і 0,2 відповідно) при 950 С за=5 МПа.
3. Вперше встановлено, що фазові перетворення у системі ZrCrNi-H2при=5 MПa розпочинаються при 535 С з утворенням гідриду вихідної фази Лавеса зі структурою типу MgZn2, Cr та e-ZrHx. Після нагріву до 675 С утворюються e-ZrHх, ZrNi3та Cr; за температури вище 790 С: e-ZrHх, Zr2Ni7та Cr; вище 820 С: e-ZrHх, Zr2Ni7, Zr2Ni та Cr.
4. В залежності від максимальної температури обробки отримано сплав з різним співвідношенням основних та вторинних фаз: фази Лавеса зі структурою типу MgZn2та MgCu2, ZrNi, Cr, Zr9Ni11і Zr7Ni10. Встановлено, що обробка у водні гомогенізує сплав ZrCrNi.
5. Покращення активованості металогідридних електродів на основі сполуки ZrCr2зумовлене сумісним впливом двох процесів відновленням оксидних плівок у водні та гомогенізацією внаслідок застосування ГДДР.
6. Оптимізовано параметри проведення процесу ГДДР та механохімічного помелу сплаву ZrCrNi у водні та видано рекомендаціїї щодо практичного впровадження отриманих результатів.