Навигация
Вибір об’єктів дослідження
21743
знака
6
таблиц
0
изображений
3 Вибір об’єктів дослідження
Перш за все необхідно зазначити, що основним об’єктом дослідження був вибраний сплав ZrCrNi, який вже апробований як матеріал для виготовлення металогідридних електродів. Тому саме на цьому сплаві перевіряли можливості застосування водневої обробки. Однак, щоб зрозуміти процеси, які відбуваються за наводнення цього сплаву, на першій стадії досліджували вихідну сполуку ZrCr2, як модельний об’єкт.
Згідно з даними рентгенофазового аналізу, зразки вихідних сплавів ZrCr2 та Zr1-xTixCr2 однофазні , мають гексагональну ґратку зі структурою типу MgZn2 (C14).
Встановлено, що ІМС ZrCr2 (С14) повністю розпадається після нагріву до 950 °С у водні при 
=5 МПа на гідрид цирконію та хром (табл. 1) за схемою
ZrCr2 + H2 ® e-ZrHx + Cr.
Таблиця 1. Умови та фазовий склад продуктів взаємодії у системі
ZrCr2 (С14)-Н2
| Умови взаємодії | Фазовий склад (ст. тип)3 | Параметри ґратки, нм | ||||
| Режим |
| Tмакс, °С | t, год | а | с | |
| Вихідний сплав | ZrCr2 (C14) | 0,5104(1) | 0,8267(3) | |||
| ГД1 | 3 | 950 | 0 | ZrCr2Hx (С14) e-ZrHx Cr | 0,5402(2) 0,3525(4) 0,28838(7) | 0,8849(5) 0,449(1) - |
| ДР2 | вакуум | 940 | 0 | ZrCr2 (С14) | 0,5094(1) | 0,8266(3) |
| ГД | 3 | 860 | 3 | e-ZrHx Cr | 0,3495(2) 0,28820(4) | 0,4488(3) - |
| ГД | 5 | 950 | 0 | e-ZrHx Cr | 0,3500(2) 0,2880(1) | 0,4457(4) - |
| ДР | вакуум | 940 | 0 | ZrCr2 (С15) | 0,7206(1) | - |
Примітки: 1ГД - гідрування-диспропорціонування; 2ДР - десорбція-рекомбінація; 3ст. тип - структурний тип.
При цьому на кривій ДТА зафіксовано два екзотермічні ефекти, пов’язані з утворенням гідриду вихідної фази при 20 °C та гідриду цирконію під час диспропорціонування при 875 °С. За =3 МПа ІМС ZrCr2 (С14) частково розпадається:
ZrCr2 + H2 ® ZrCr2Hx + e-ZrHx + Cr.
Витримка при 860 °С протягом 3 год завершується повним розпадом вихідної фази (табл. 1). ІМС ZrCr2 (С15) повністю розпадається (табл. 2) при 820 °С за =3 МПа. Підвищення тиску водню до 5 МПа призводить до зниження температури диспропорціонування до 775 °С.
Таблиця 2. Умови та фазовий склад продуктів взаємодії у системі
ZrCr2 (С15)-Н2
| Умови взаємодії | Фазовий склад (ст. тип) | Параметри ґратки, нм | |||
| Режим |
| Tмакс, °С | а | с | |
| Вихідний сплав | ZrCr2 (C15) | 0,7209(1) | - | ||
| ГД | 3 | 950 | e-ZrHx Cr | 0,3508(2) 0,28855(2) | 0,4491(3) - |
| ДР | вакуум | 950 | ZrCr2 (С15) Cr d-ZrHx - сліди | 0,7209(1) 0,2885(1) | - - |
| ГД | 5 | 940 | e-ZrHx Cr | 0,3497(1) 0,28856(8) | 0,4521(4) - |
| ДР | вакуум | 860 | ZrCr2 (С15) d-ZrHx Cr | 0,7208(1) 0,4601(2) 0,28867(1) | - - - |
Після десорбції-рекомбінації продуктів повного розпаду ZrCr2(С14) формується низькотемпературна фаза Лавеса з кубічною ґраткою (структурний тип MgCu2 (C15). Нагрів у вакуумі частково диспропорціонованої ZrCr2 (С14) завершується відновленням вихідної фази зі структурою типу С14.
Під час проведення Solid-ГДДР фазовий склад продуктів взаємодії аналогічний.
На прикладі сплавів Zr1-xTixCr2 (x=0,1; 0,2) досліджено вплив легування титаном на умови та особливості протікання процесу ГДДР. Сплав частково диспропорціонує за =5 і 3 МПа. За =5 МПа для повного розпаду сплаву з 0,1 ат.Ti/ф.о. потрібна витримка ~4 год (табл. 3), а для сплаву з 0,2 ат.Ti/ф.о. ~17 год (табл. 4). Продуктами розпаду в обох випадках є e-ZrHx, TiHx та Cr . Після десорбції-рекомбінації продуктів повного розпаду формується фаза Лавеса з кубічною ґраткою структурного типу MgCu2 (C15).
Таблиця 3. Умови та фазовий склад продуктів взаємодії у системі
Zr0,9Ті0,1Cr2-Н2
| Умови взаємодії | Фазовий склад (ст. тип) | Параметри ґратки (нм) | ||||
| Режим |
| Tмакс, °С | ф, год | a | c | |
| Вихідний сплав | Zr0,9Ті0,1Cr2 (С14) | 0,5098(2) | 0,8257(3) | |||
| ГД | 3 | 950 | 0 | Zr0,9Ті0,1Cr2Hx (C14) e-ZrHx, Cr – сліди | 0,5387(1) | 0,8793(4) |
| ГД | 5 | 950 | 0 | Zr0,9Ті0,1Cr2Hx (C14) e-ZrHx Cr | 0,5365(1) 0,3504(1) 0,28861(3) | 0,8768(4) 0,4448(3) - |
| ДР | Вакуум | 950 | 0 | С14 | 0,51036(2) | 0,82595(4) |
| ГД | 5 | 950 | 4 | e-ZrHx Cr Zr0,9Ті0,1Cr2Hx (C14), TiHx – сліди | 0,3488(2) 0,28899(2) | 0,4488(4) - |
| ДР | Вакуум | 250 | 0 | Zr0,9Ті0,1Cr2 (C14) e-ZrHx Cr | 0,5111(1) 0,3504(2) 0,28919(4) | 0.8272(5) 0,4472(4) - |
| ДР | Вакуум | 525 | 0 | Zr0,9Ті0,1Cr2 (C14) d-ZrHx Cr | 0,5113(1) 0,4776(1) 0,28917(4) | 0,8246(4) - - |
| ДР | Вакуум | 800 | 0 | Zr0,9Ті0,1Cr2 (C15) a-Zr Cr Zr0,9Ті0,1Cr2 (C14), d-ZrHx – сліди | 0,7210(1) 0,3239(1) 0,28951(3) | - 0,5156(4) - |
| ДР | Вакуум | 950 | 0 | Zr0,9Ті0,1Cr2 (C15) d-ZrHx Cr | 0,7206(1) 0,4681(2) 0,28939(4) | - - - |
| ДР | Вакуум | 950 | 3 | Zr0,9Ті0,1Cr2 (C15) d-ZrHx Cr | 0,7199(1) 0,4676(1) 0,2891(1) | - - - |
Реакція рекомбінації в цьому випадку є незавершеною. Після нагріву у вакуумі частково диспропорціонованого зразка вихідна фаза сплаву відновлюється.
Таблиця 4. Умови та фазовий склад продуктів взаємодії у системі
Zr0,8Ті0,2Cr2-Н2
| Умови взаємодії | Фазовий склад (ст. тип) | Параметри ґратки (нм) |
| |||||||||||
| Режим |
| Tмакс, °С | ф, год | a | c |
| ||||||||
| Вихідний сплав | Zr0,8Ti0,2Cr2 (С14) | 0,5081(1) | 0,8233(3) | ||||||||||
| ГД | 5 | 900 | 0 | Zr0,8Ti0,2Cr2Hx (C14) Cr e-ZrHx - сліди | 0,5357(1) 0,28917(8) | 0,8734(4) - | |||||||
| ДР | Вакуум | 950 | 0 | Zr0,8Ti0,2Cr2 (C14) | 0,50869(6) | 0,8236(1) | |||||||
| ГД | 5 | 950 | 12 | Zr0,8Ti0,2Cr2Hx (C14) e-ZrHx Cr TiHx - сліди | 0,5352(4) 0,3491(2) 0,28932(6) | 0,8752(7) 0,4489(3) - | |||||||
| ДР | Вакуум | 950 | 0 | Zr0,8Ti0,2Cr2 (C15) Zr0,8Ti0,2Cr2 (C14) Cr d-ZrHx - сліди | 0,7201(2) 0,5097(1) 0,28956(5) | - 0,8261(2) - | |||||||
| ГД | 5 | 950 | 17 | e-ZrHx Cr TiHx - сліди | 0,3498(3) 0,28960(5) | 0,4492(6) - | |||||||
| ДР | Вакуум | 950 | 0 | Zr0,8Ti0,2Cr2 (C15) d-ZrHx Cr | 0,7200(2) 0,4665(2) 0,2896(1) | - - - | |||||||
| ДР | Вакуум | 950 | 3 | Zr0,8Ti0,2Cr2 (C15) d-ZrHx Cr | 0,7190(2) 0,4650(1) 0,28958(5) | - - - | |||||||
Таким чином, показано, що часткове заміщення цирконію титаном у сполуці ZrCr2 призводить до зменшення швидкості фазових перетворень.
Основу електродного сплаву ZrCrNi складає фаза Лавеса з гексагональною ґраткою структурного типу MgZn2 (С14) і, як домішки, присутні фази Zr7Ni10, Zr9Ni11 та Cr (рис. 3а).
За даними ДТА під час нагріву сплаву ZrCrNi до 950 °C за початкового тиску = 5 MРа, крім піку, зумовленого утворенням гідриду сплаву за кімнатної температури, зафіксовано ще чотири теплові ефекти. Два екзотермічні при 535 і 675 °С та два ендотермічні при 790 і 820 °С. Для встановлення фізичної природи фазових перетворень зразки нагрівали до 610, 750 та 810 °С, тобто вище температури відповідних фазових перетворень на термограмі. Рентгенофазовим аналізом показано, що сплав ZrCrNi після нагріву до 610 °С (=5 MPа) частково диспропорціонує з утворенням гідриду на основі фази Лавеса (структурний тип С14), гідриду цирконію та хрому .
Після нагріву до 750 °С вихідний сплав ZrCrNi (фаза Лавеса С14) зазнає повного розпаду на e-ZrHx, Cr, та ZrNi3. Аналогічний фазовий склад отримали при витримці протягом 4-5 год при 610 °С. Підвищення температури до 810 °С призводить до розпаду фази ZrNi3 та зменшення відносної інтенсивності піків гідриду цирконію. При цьому з’являється кілька рефлексів фази Zr2Ni7. В результаті нагріву до 950 °С вихідний сплав розпадається на e-ZrHx, Cr, Zr2Ni та Zr2Ni7 .
Нагрів у вакуумі продуктів часткового диспропорціонування призводить до відновлення фази Лавеса зі структурою типу С14, яка була у вихідному сплаві . Після водневої обробки сплав гомогенізується (зникають рефлекси фази Zr9Ni11). Після нагріву у вакуумі продуктів повного розпаду формується фаза Лавеса зі структурою типу С15 та інтерметалідні фази з системи Zr-Ni ( табл. 5).
Похожие работы
... що снукоподібна релаксація в наводнених аустенітних сталях обумовлена одиночними атомами водню, не парами, що відрізняється від прийнятої точки зору щодо розподілу водню як Н-Н пар в гцк сплавах на основі заліза. Також було досліджено вплив легуючих елементів на ентальпію активації міграції атомів водню в гцк сплавах на основі заліза. Для досягнення цієї мети було використано метод внутрішнього ...
... і (К = 0.895) є достатній для НДР і оправдовує понесені витрати. ОХОРОНА ПРАЦІ КОРОТКА ХАРАКТЕРИСТИКА ОБ’ЄКТА ПРОЕКТУВАННЯ. Для виконання робіт по дослідженню впливу легування на параметри МОН-структур застосовуються прилади: · установка для вимірювання ВФХ АМЦ-1515 з напругою живлення 220 В; · самописець з напругою живлення 220 В; · ВЧ-генератор з напругою живлення 220 ...
... М. В Непріла., І.Ф. Сіренко, В.І. Блохін // Деклараційний патент України, UA № 16276 Бюлетень №8 від 15.08. 2006 р. АНОТАЦІЯ Маруха М.В. "Розробка модифікованих композиційних покриттів на поліорганосилоксановій основі для захисту магістральних трубопроводів". Рукопис. Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.02.01 – матеріалознавство. – Фізико ...
... рунтових вод, а також вод наземних водоймищ із впливом на екотоксикологічний стан водних екосистем. Характер впливу мінеральних добрив на агроекосистеми, передусім, зумовлений їхнім хімічним складом, що, у свою чергу, залежить від особливостей сировини та промислових технологій виробництва. Мінеральні добрива є джерелом надходження багатьох хімічних елементів (ХЕ) та сполук у довкілля. При їхній ...
0 комментариев