ВПЛИВ ГІДРИДОУТВОРЕННЯ НА ФУНКЦІОНАЛЬНІ ВЛАСТИВОСТІ РЕАКТОРНИХ СТАЛЕЙ І СПЛАВІВ НА ОСНОВІ V, Nb, Со ТА РЗМ

Короткий зміст

ОСНОВНИЙ  ЗМІСТ  РОБОТИ

У вступі обгрунтовано актуальність вибраної теми досліджень, мети і завдань роботи, викладено наукову новизну і практичну цінність отриманих результатів.

У першому розділі проведено аналіз водневої проникності реакторних сталей атомної та термоядерної енергетики і показано, які чинники впливають на цей процес, можливості використання водневої термообробки для зміни їх фазово–структурного стану та застосування захисних покрить із метою зменшення втрат водню та його ізотопів у навколишнє середовище. Розглянуто особливості процесу гідридоутворення в металах V групи. Проаналізовано залежність константи магнітострикції від хімічного та фазового складу сплавів d-перехідних металів з РЗМ та зроблено огляд впливу водню на дифузійні процеси в металах і можливості його застосування у хіміко–термічній обробці досліджуваних матеріалів. На основі проведеного аналізу сформульовано мету і основні завдання роботи.

У другому розділі описано методики та обладнання для проведення експериментів.

Вимірювання дифузійних параметрів водню проводили на об’ємометричній установці за допомогою автоматизованого манометра Мак-Леода, що дає можливість в одному експерименті за кінетикою зміни потоку водню визначити проникність Р та коефіцієнт дифузії D і на їх основі розрахувати розчинність водню за співвідношенням S = P/D. Зразки–мембрани (діаметр 30…35 мм, товщина 1,5…2,0 мм), виготовлені з досліджуваних реакторних сталей, заварювали у трубчаті тримачі зі сталі Х18Н10Т, а у випадку гідридотвірних сплавів на основі металів V групи закріплювали в робочій камері за допомогою ножеподібних тримачів. У всіх експериментах тиск водню на вході зразка складав 0,1 МПа. Статистична обробка отриманих результатів показала, що точність визначення водневої проникності складає 4 %, коефіцієнта дифузії –12 %, розчинності водню –26 %.

Для встановлення критичних параметрів фазових перетворень у металах і сплавах застосовували метод електропровідності на змінному струмі. Дослідження проводили на установці високочастотної широкосмугової резистометрії УВШР-01М, яка дає можливість проводити неперервний запис зміни електроопору і від температури, і від часу проведення експерименту в широкому інтервалі температур (20…1000°С) і частот змінного струму (до 200 кГц).

Для вимірювання константи магнітострикції (λ = Δl / l) досліджуваних матеріалів виготовлено установку, яка складається з інтерферометра Майкельсона, лазера ЛГ-45 та електромагніту, в який кріпиться зразок у формі паралелепіпеда. За намагнічування одночасно зі зміною лінійних розмірів зразка змінюється оптична довжина ходу променів у інтерферометрі. Видовження зразка визначали відліком зміщених ліній інтерференції Δl = n·d/2, де n – число смуг інтерференції, d – довжина хвилі падаючого світла лазера 680 нм.

Термотривкість отриманих гідридів вивчали на установці диференціального термічного аналізу, яка дає можливість за виділенням (поглинанням) теплоти фіксувати процес утворення (розпаду) гідридних фаз.

Фазово–структурний аналіз проводили на дифрактометрі ДРОН-3М. Дифрактограми індексували за допомогою програми PowderCell, а для уточнення структур використовували розроблений у Львівському національному державному університеті ім. І. Франка пакет програм Crystal Structure Determination (CSD). Мікроструктуру та поелементний аналіз складу досліджуваних зразків вивчали на на комп’ютеризованому мікроскопі МИМ-9, установці MS-49 та растровому електронному мікроскопі JSM-840 (Японія). У випадку сплавів на основі РЗМ, які за наводнювання гідридно окрихчуються, їх попередній помел проводили у планетарному млині «Pulverisette-6» (Німеччина), після чого отриманий порошок пресували і спікали зразки для вимірювання константи магнітострикції.