Главная Коллекция "Revolution" Производство и технологии Закономірності впливу водню на фазово-структурні перетворення у сплавах на основі РЗМ і цирконію та розроблення методів поліпшення їх властивостей

Закономірності впливу водню на фазово-структурні перетворення у сплавах на основі РЗМ і цирконію та розроблення методів поліпшення їх властивостей

Вплив водневої обробки на структуру сплавів цирконію на основі фаз Лавеса. Процеси гідрування, диспропорціонування, десорбціх, рекомбінації в сплавах системи самарій-кобальт. Рекомендації щодо водневої обробки феромагнітних та електродних матеріалів.

Рубрика Производство и технологии
Вид автореферат
Язык украинский
Дата добавления 28.08.2015
Размер файла 91,4 K
рефераты на заказ со скидкой

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Страница:

Тобто, теплові ефекти на кривій ДТА в області 675-820°С зумовлені ініційованими воднем фазовими перетвореннями у системі цирконій-нікель. Як бачимо, при нагріві системи ZrCrNi-H2 до 750°С утворюється ZrNi3, а при вищих температурах - інтерметаліди Zr2Ni7 та Zr2Ni.

Таблиця 4. Умови та фазовий склад продуктів взаємодії у системі ZrCrNi-Н2 (=5 МПа)

Умови взаємодії

Фазовий склад

(ст. тип)

Параметри ґратки, нм

Режим

Tмакс,°C

а

b

с

Вихідний сплав

(C14)

Zr7Ni10, Zr9Ni11, Cr (сліди)

0,50124 (8)

-

0,8214 (2)

ГД

610

(C14) Нх

-ZrHx

Cr (сліди)

0,5286 (2)

0,3489 (3)

-

-

-

-

0,8620 (8)

0,4530 (7)

-

ДР

270

(C14)

Cr (сліди)

0,5013 (2)

-

-

-

0,8209 (4)

-

ДР

530

(C14)

Zr7Ni10, Cr (сліди)

0,50077 (8)

-

-

-

0,8211 (2)

-

ДР

950

(C14)

Zr7Ni10

Cr (сліди)

0,50181 (7)

1,2380 (9)

-

-

0,9211 (7)

-

0,8224 (2)

0,9193 (6)

-

ГД

750 або

610,

=4-5 год

-ZrHx

ZrNi3

Cr

0,3500 (1)

0,5309 (2)

0,28853 (2)

-

-

-

0,4493 (3)

0,4298 (3)

-

ДР

950

(C15)

(C14)

ZrNi

Cr

0,7097 (1)

0,5014 (3)

0,3261 (2)

0,28853 (4)

-

-

0,9972 (6)

-

-

0,8167 (6)

0,4094 (3)

-

ГД

810

-ZrHx

Cr

Zr2Ni7 (сліди)

0,3502 (2)

0,28845 (6)

-

-

-

-

0,4482 (3)

-

-

ДР

950

(C15)

(C14)

ZrNi

Cr

Zr9Ni11 (сліди)

0,70955 (8)

0,5012 (5)

0,3267 (3)

0,28847 (6)

-

-

-

0,9894 (7)

-

-

-

0,819 (1)

0,4108 (4)

-

-

ГД

950

-ZrHx

Cr

Zr2Ni7, Zr2Ni (сліди)

0,3500 (2)

0,28836 (6)

-

-

-

-

0,4476 (3)

-

-

ДР

660

Zr7Ni10

ZrNi

Cr

ZrHx, Zr2Ni (сліди)

1,235 (2)

0,3253 (4)

0,28836 (6)

-

0,9168 (7)

0,992 (1)

-

-

0,9183 (7)

0,4117 (5)

-

-

ДР

950

(C15)

(C14)

ZrNi

Cr

0,7097 (1)

0,5006 (4)

0,3265 (2)

0,28852 (3)

-

-

0,9945 (8)

-

-

0,821 (2)

0,4107 (4)

-

Продукти взаємодії сплаву з воднем термічно обробляли у вакуумі при 600-970°С з витримкою до 7,5 год. Отримано ряд матеріалів із складом від суміші фази Лавеса зі структурою типу С14, ZrNi, Cr і до суміші фази Лавеса зі структурою типу С15 та невеликої кількості інших фаз С14, ZrNi, Zr7Ni10 та Cr.

Вперше показано, що під час нагріття системи ZrCrNi-H2 у сплаві виникає ряд ініційованих воднем фазових перетворень, продуктами яких є гідрид цирконію і хром та бінарні сполуки системи цирконій-нікель. Вакуумною обробкою цих продуктів можна гомогенізувати сплав ZrCrNi або сформувати в ньому суміш фази зі структурою типу С15 та бінарними сполуками із системи цирконій-нікель.

Таблиця 5. Умови подрібнення ZrCrNi та розрядні характерис-тики металогідридних електро-дів з композиту ZrCrNi+Ni

№ зразка

Умови помелу

N,

к-сть

Iр, мА/г

Смакс, мА·

год/г

н, об/хв

t, хв.

1

400

15

-

25

172

2

300

20

1

25

240

3

100

30

4

50

228

4*

100

30

20

50

264

5*

100

30

2

50

293

6*

100

30

6

50

246

Метод водневої обробки електродних матеріалів із цирконію. На основі вище описаних досліджень розроблено метод обробки електродного сплаву ZrCrNi з метою поліпшення його активаційних властивостей. Запропонований метод включає два аспекти: оптимізацію умов отримання порошку (електроди формують з порошку сплаву) та гомогенізацію мікроструктури електродного матеріалу для підвищення розрядної ємності. Електродні матеріали здрібнюють у механічних млинах в аргоні. Нами запропоновано молоти гідрид сплаву у планетарному млині у водні.

Встановлено оптимальні величини частоти обертання планетарного млина та часу здрібнення (табл. 5). Всі електроди за цих умов володіють високими активаційними властивостями - максимальної ємності досягають після 1-4 циклів заряду-розряду.

Тобто, механічний помел у водні забезпечує отримання порошків з чистою неокисненою поверхнею і, внаслідок цього, з високими активаційними властивостями, але через часткову деструкцію основної фази зменшується розрядна ємність матеріалу. Для зниження ступеня деструкції електродного сплаву під час помелу запропоновано попередньо гомогенізувати його шляхом термічної обробки у водні.

На основі даних про ініційо-вані воднем фазові перетворення вибрано два режими попередньої термічної обробки сплаву:

- гомогенізація шляхом частково-го диспропорціонування при 610°С і рекомбінації при 950°С;

- обробка у водні при 810°С, а у вакуумі при 950°С.

Литий сплав піддавали обробці у водні згідно з запропонованим режимом, мололи у планетарному млині разом з нікелевим порошком-зв'язкою і пресували електрод. Встановлено опти-мальні умови помелу - н=100 об/хв., 30 хв. - за яких розрядна ємність найвища. Електрод із гомогенізованого сплаву активується за два цикли заряду-розряду, замість 20 (після звичайної обробки) і має вищу розрядну ємність. Після обробки у водні при 810°С розрядна ємність матеріалу дещо падає. Причина такої поведінки електродів після різних режимів обробки зумовлена їх фазово-структурним станом. За даними РФА суміші «порошок інтерметаліду-порошок нікелю» після обробки сплаву у водні при 610°С та домелу у млині сплав залишається гомогенним. Обробка сплаву у водні при 810°С завершується формуванням у його складі фаз системи цирконій-нікель (табл. 4), розрядна ємність яких невисока і через це він володіє нижчою розрядною ємністю.

Таким чином, помелом у водні запобігається окиснення поверхні порошку і сплав має високі активаційні властивості, а завдяки гомогенності, досягнутій термічною водневою обробкою, зберігається висока розрядна ємність. Отже, розв'язано одну із важливих проблем, яка стоїть на шляху до практичного використання цирконієвих сплавів у виробництві металогідридних електродів нікель-металогідридних акумуляторів.

У розділі 6 подано результати досліджень впливу водневої обробки шляхом ГДДР-процесів на фазово-структурний стан промислових феромагнітних сплавів КС25 і КС37, отриманих індукційним витопленням. Особливості ГДДР-процесів у сплаві КС25 на основі Sm2(Co, Fe, Cu, Zr)17. Нагрівання системи сплав КС25-Н2 до 890°С при =4 МПа cупроводжується трьома фазовими перетвореннями: при 410 і 665°С з екзотермічним, а при 760°С з ендотермічним ефектами. Аналогічно, під час солід ГД (водень подано при 565°С) встановлено екзотермічний ефект при 655°С та ендотермічний - при 765°С. За даними РФА, основу вихідного сплаву складає фаза Sm2(Co, Fe, Cu, Zr)17. Після його нагріву в водні до 580°С утворюється гідрид основної фази та починається виділення SmHx, а при 710°С сплав диспропорціонує на SmHx, твердий розчин Fe-Co та неідентифіковану фазу.

Таблиця 6. Вміст елементів (мас.%) у фазах сплаву КС25 у вихідному стані та після ГДДР-процесу

№

Co

Sm

Fe

Zr

Cu

1

44,1-45,0

25,4-25,9

25,5-25,7

1,3-1,6

2,6 - 2,9

2

39,2-41,0

31,9-32,6

19,7-19,8

1,5

5,9-6,9

3

35,3

41,4

12,3

2,9

8,1

4

30,9

44,9

10,9

0,7

12,6

У

40,8

30,2

20,6

3,3

5,1

1

44,5

27,4-27,6

23,7-24,5

0,9-1,2

2,7-3,0

2

33,2-37,6

36,3-39,7

12,9-13,1

3,8-7,0

6,2-10,2

3

42,9-44,5

25,9-26,8

21,6-23,7

3,1-4,8

2,8-3,9

У

41,8

29,4

21,8

2,9

4,1

Водень виділяється з продуктів диспропорціонування у вакуумі в чотири етапи з максимумами при 130, 365, 450-565 та 625°С і вони рекомбінують у вихідну фазу. За даними мікроструктурних досліджень та рентгеноспектрального мікроаналізу вихідний сплав КС25 неоднофазний і містить області основної фази Sm2(Co, Fe, Cu, Zr)17 та області, за масовим вмістом елементів, близькі до фаз Sm2Co7 та SmCo5 (рис. 16а, табл. 6). У водні всі фази диспропорціонують на високодисперсну суміш гідриду самарію та твердого розчину залізо-кобальт. Після часткової десорбції водню з диспропор-ціонованого сплаву при 360 і 475°С зерна суміші SmHx і Fe-Co укрупнюються. Рекомбінація сплаву завершується помітним збільшенням в ньому кількості фази Sm2(Co, Fe, Cu, Zr)17.

ГДДР-процес у сплаві КС25 приводить до його гомогенізації, здрібнення зерен і збільшення кількості фази Sm2(Co, Fe, Cu, Zr)17.

Особливості ГДДР-процесів у сплаві КС37 на основі сполуки SmCo5. Диференціальним термічним аналізом встановлено, що при =3-5 МПа у системі сплав КС37-Н2 під час звичайного ГД відбуваються чотири фазові перетворення.

Встановлено продукти взаємодії сплаву з воднем (=4 МРа) після його нагріву до 50, 215, 435 та 855°С (вище температур фазових перетворень, отриманих за даними ДТА) і охолодження до кім-натної температури. За даними РФА у вихідному сплаві домінує фаза SmCo5 зі структурою типу СaCu5 (рис. 17а). Після нагріву до 50 і 215°С основна фаза сплаву стабільна, а домішкова зазнає пе-ретворень, продукти яких не ідентифіко-вано. Склад продук-тів взаємодії при 435°С такий же, як і при 215°С, а ендотермічний ефект при 355°С спричинений розкладом гідриду SmCo5Нх. При 585°С сплав диспропорціонує на SmНх та Co. Продукти диспропорціонування у вакуумі при 860°С рекомбінують у фазу SmCo5 (рис. 17б).

Солід ГД під тиском водню =4 МРа та температурі 865°С завершується розпадом фаз вихідного сплаву на SmНх і Co. Після десорбції водню з продуктів солід ГД у вакуумі при 875°С з витримкою ф=10 хв. SmHx і Co рекомбінують у SmCo5 та SmCo3. Якщо під час солід ГД при максимальній температурі (Тmax) зразок витримати 80 хв. то утворюється SmHx та Sm2Co17Hx (рис. 17в), тоді коли за аналогічних умов обробки за режимом звичайний ГД отримано SmНх і Co. У вакуумі суміш SmHx та Sm2Co17Hx рекомбінує у фази SmCo5 та SmCo3. За даними електронного металографічного аналізу у вихідному сплаві мікроструктура крупнозерниста. Після солід ГД утворюється однорідна дрібнодисперсна суміш SmНх та Co з розмірами зерен, меншими 1 мкм. У рекомбінованому сплаві розміри зерен також менші від 1 мкм (рис. 18).

Застосування ГДДР-процесів для обробки сплаву КС37 забезпечує його гомогенізацію та здрібнення структури. Встановлено відмін-ність продуктів взаємодії сплаву КС37 з вод-нем після звичайного і солід ГД. Показано, що ГДДР-процеси можна застосовувати до однієї із фаз сплаву.

У розділі 7 висвітлено умови та результати взаємодії з воднем сполук та сплавів на основі LaNi5. Сполука LaNi5 є основою великого класу матеріалів, які застосовуються в пристроях для накопичення, зберігання, транспортування водню, як матеріали металогідридних електродів нікель-металогідридних акумуляторів. Досліджено стабільність у водні LaNi5 та сплавів на цій основі з алюмінієм, кобальтом, неодимом за високих тисків та температур. Вибрано ці метали, оскільки ними легують електродні матеріали.

Ініційовані воднем фазові перетворення у сплавах LaNi5-xAlx. Сполуки LaNi5-xAlx, х=0; 0,2 і 0,4 стабільні у водні під тиском =0,1; 2 і 5 MПa до темпера-тур 720-950°С. Під час нагрівання у водні LaNi5-xAlx, х=0,6 та 0,8 ат. Al/ф.од., встановлено три теплові ефекти: екзотермічний та ендотермічний, які виникли внаслідок утворення та розкладу гідриду, та екзотермічний, спричинений розпадом інтерметаліду. При х?1 - два екзотермічні ефекти, спричинені утворенням гідриду та диспропорціонуванням сплаву. За даними РФА, отриманими після взаємодії LaNi5-хAlх з воднем при =0,5 MПa, побудовано схему залежності фазового складу продуктів ініційованих воднем фазових перетворень від вмісту алюмінію у сплаві та температури взаємодії (рис. 19). Структура типу CaCu5 зберігається до 950°С при х<0,6 і до температури диспропорціонування при х?0,6. При 0,6?х?1 до 900°С існує область із залишками фази зі структурою типу CaCu5 та продуктами її часткового диспропорціонування: LaНx і Ni3Al. Вище 900°С виділяється фаза зі структурою типу CaCu5 з подвоєним періодом с. При х=0,8 і 1 вище 950°С відновлюється фаза зі структурою типу CaCu5. Сполука LaNi3,5Al1,5 повністю диспропорціонує на LaНx та Ni3Al, а вище 950°С частково рекомбінує з утворен-ням NiAl (табл. 7). Таким чином встановлено, що заміна Ni на Al у сполуці LaNi5 призводить до зниження її стабільності у водні, а температура розпаду (диспропорціонування) сполуки знижується із збільшенням вмісту алюмінію. Показано, що з підвищенням температури у системі LaNi5-хAlх-H2 в інтерметаліді відбувається ряд фазових перетворень від його диспропорціонування до рекомбінації.

Таблиця 7. Умови, фазовий склад та кристалографічні характеристики продуктів взаємодії у системі LaNi5-xAlx-H2; ст. тип - структурний тип;? - сліди не ідентифікованої фази; La (Ni, Al)5Hx - сполука зі структурою типу CaCu5 із подвоєним періодом с

x, ат. Al/ф.од.

Умови взаємодії

Фаза

Періоди ґраток, нм

Тип

р, MПа

Tmax,°С

ф, год.

а

с

0

Вихідний сплав

LaNi5

0,5009 (2)

0,3971 (2)

Нагрів

5,0

750

-

LaNi5

0,5013 (2)

0,3970 (2)

Вакуум

750

-

LaNi5

0,5009 (2)

0,3973 (1)

0,2

Вихідний сплав

Ст.тип CaCu5

0,50272 (2)

0,39956 (2)

Нагрів

5,0

750

-

Ст.тип CaCu5

0,5009 (1)

0,3985 (2)

0,4

Вихідний сплав

Ст.тип CaCu5

0,50372 (3)

0,40171 (3)

Нагрів

5,0

920

-

Ст.тип CaCu5

0,5021 (2)

0,4006 (2)
На прикладі LaNi5-хCoх, x=0,2; 0,4; 0,6; 1,0; 1,5 і 2,0 досліджено вплив заміщення нікелю на кобальт на особливості ГДДР-процесу у цих сплавах і встановлено, що кобальт знижує їх стабільність у водні при високій температурі. Зокрема при x=1,5 і 2, =5 МПа і 950°С сплав перехо-дить в аморфний стан. Нагрів аморфно-го сплаву у вакуумі за-вершується частковою рекомбінацією у випадку сполуки LaNi3,5Co1,5 та повною - у випадку LaNi3Co2. Детальніше зупинимо-ся на особливостях взаємодії у системі LaNi3Co2-Н2, оскільки після ГДДР-процесу спостерігається формування текстури, тобто переважаючої орієнтації кристалітів сплаву вздовж одного з кристалографічних напрямків. Так після витримки сплаву впродовж 1,5 год. при 810°С під тиском водню 5 МПа він частково аморфізується, частково розпадається (диспропорціонує) на гідрид лантану та кобальт. Після відбору частини водню у вакуумі при 330°С із частково аморфного зразка отримано фазу зі структурою типу CaCu5, LaHx, Co і аморфну фазу. Нагрів у вакуумі до 940°С спричиняє повне відновлення фази зі структурою типу CaCu5. Рентгеноструктурним аналізом сполуки LaNi3Co2 після аморфізації та рекристалізації за вище описаних умов, в ній виявлено текстуру, про що свідчить ріст інтенсивності відбиттів 001 і 002 на дифрактограмі.
Аналогічний ефект встановлено у сполуках La1-xNdxNi5-yAly.
Результати дослі-джень взаємодії у системах LaNi5-хMх-H2, M =Al і Co, вказують на те, що при заміщенні нікелю на алюміній та кобальт знижується стабільність інтерметаліду у водні. Показано, що сполуки з кобальтом в результаті взаємодії з воднем аморфі-зуються і в них утворюється текстура. Текстуру зафіксовано після водневої об-робки у сплавах La1-xNdxNi5-yAly. Встановлено умови та діапазон стабіль-ності сплавів на основі LaNi5, що можна використати для розробки металогід-ридних пристроїв на основі цих матеріалів.

У розділі 8 описано експерименталь-ні методики формування у водні субмікронної (нанорозмірної) структури у функціональних матеріалах систем самарій-кобальт та лантан-нікель. Як відзначено вище, шляхом водневої обробки - ГДДР-процес - у ZrCr2 формується нанорозмірна структура. Існує також інший різновид диспропорціонування і рекомбінації, яким можна досягти аналогічного результату: диспропорціонування під час механічного помелу у водні та наступної рекомбінації у вакуумі. У випадку застосування традиційних підходів наноструктурування, матеріали на першому етапі, як правило, переводять в аморфний стан, а потім (рекристалізацією відпалом) формують в них наноструктуру. Магнітні матеріали синтезують у нанорозмірному кристалічному стані механічним методом здебільшого в інертній атмосфері.

В роботі досліджено особливості формування наноструктури функціональних матеріалів під час їх диспропорціонування у планетарному млині у водні. Зокрема, вивчено феромагнітні промислові сплави КС25 і КС37 та сплав LaNi4,5Al0,5 (структурний тип CaCu5).

Вихідні сплави КС25 і КС37 насичували воднем і мололи у планетарному млині у водні протягом 24 год з частотою обертання 600 об/хв. За даними РФА, після помелу сплав КС25 (Sm2(Co, Fe, Cu, Zr)17) диспропорціонував на SmHx та твердий розчин Fe-Co (рис. 21а). Під час рекомбінації водень виділяється з багатьма піками в діапазоні 340-800°С, подібно, як і під час звичайної та солід ДР. Встановлено склад фаз після рекомбінації у вакуумі при 640, 750 та 820°С. За даними РФА, після нагріву у вакуумі до 640°С домінує суміш SmHx з твердим розчином Fe-Co і появилися сліди фаз Sm2Co7 та SmCo5. При 750°С фаза Sm2(Co, Fe, Cu, Zr)17 рекомбінує, але не повністю, бо виявлено залишки SmHx і Fe-Co, а при 820°С крім Sm2(Co, Fe, Cu, Zr)17 є сліди SmHx та Fe-Co (рис. 21б). Таким чином, в сплаві КС25 сформовано кристаліти розмірами 60 і 70 нм після рекомбінації при 750 і 820°С відповідно.

Сплав КС37 (SmCo5 - основа) після помелу у водні диспропорціонував на SmHx та Co (рис. 21в). Під час ДР нагрівом у вакуумі до 630 та 910°С водень виділяється при температурах, близьких до температур виділення водню під час звичайної ДР. Після нагріву диспропорціонованого зразка у вакуумі до 630°С

утворюються Sm2Co7, Sm2Co17 та SmCo5, а після нагріву до 910°С отримано SmCo5, з розмірами кристалітів 70 нм та сліди Sm2Co17 (рис. 21г).

Сплав LaNi4,5Al0,5 мололи протягом 30 хв. з частотою обертання млина 400, 500 та 600 об/хв. і протягом 24 і 72 год. з частотою обертання 600 об/хв. За даними РФА, після помелу протягом 30 хв. з частотою 400-600 об/хв. вихідна фаза починає переходити в аморфний стан. Після помелу з частотою 600 об/хв. протягом 24 і 72 год. вихідна фаза розпадається (диспропорціонує) на Ni3Al з розмірами кристалітів близько 20 нм. Досліджено продукти рекристалізації сплаву в вакуумі після помелу з частотою 600 об/хв. протягом 24 год. його нагріванням до 250, 490, 520 і 970°С, а також у водні при =0,1 і 5 MПa до 860-900°С. У всіх випадках отримано інтерметалід Ni3Al з розмірами кристалітів від 20 нм та оксид лантану.

Отже, встановлено умови формування у водні субмікронної (нанорозмірної) структури у феромагнітних сплавах системи самарій-кобальт та інтерметаліду Ni3Al, використовуючи механізм диспропорціонування та рекомбінації.

Висновки
Результати досліджень, що отримані під час виконання дисертаційної роботи, дозволили розв'язати науково-технічну проблему створення методології ефективної обробки функціональних матеріалів на основі сполук рідкісноземельних металів та цирконію шляхом їх механічної та термічної обробки у середовищі водню, за допомогою якої можна керовано змінювати їх фазово-структурний стан та поліпшувати функціональні властивості.

Ці результати полягають у наступному:

1. Вперше встановлено особливості ініційованих воднем фазових перетворень у функціональних матеріалах на основі РЗМ та цирконію і показано залежність їх структури та морфології від умов воднево-вакуумної обробки. При цьому показано, що:

· заміна неодиму на суміш РЗМ у сплавах РЗМ-залізо-бор підвищує їх стабільність до диспропорціонування у водні. Показано, що мікроструктуру неоднофазних матеріалів можна змінювати шляхом проведення ГДДР-процесу в одній з кількох фаз сплаву;

· під час ГДДР-процесів фази Лавеса цирконію ZrCr2 зі структурами типів С14 та С15 диспропорціонують на гідрид цирконію та хром, а рекомбінують у ZrCr2 зі структурою типу С15;

· обробкою із застосуванням ГДДР-процесів можна керувати фазово-структурним станом сплаву ZrCrNi від його гомогенізації до перетворення фази Лавеса зі структурою типу С14 на фазу Лавеса зі структурою типу С15 та змінювати склад бінарних фаз системи цирконій-нікель;

· заміна Zr на Ti у ZrCr2 сповільнює ініційовані воднем фазові перетворення, а заміна Cr на Ni призводить до виникнення ряду фазових перетворень у сплаві ZrCrNi при температурі 535-820°С з утворенням е-ZrH2, ZrNi3, Zr2Ni7, Zr2Ni та Cr; заміщення Ni на Al та Co у сполуці LaNi5 знижує її стабільність у водні; є відмінність продуктів звичайного та солід ГДДР-процесів у сплаві КС37; температура диспропорціонування (T=585°С) сплаву під тиском 3-5 МПа не міняється; можна керувати морфологією багатофазних матеріалів шляхом проведення ініційованих воднем фазових перетворень в одній із фаз.

2. Розроблено наукові основи нового способу формування субмікронної (нанорозмірної) структури у функціональних гідридотвірних матеріалах шляхом воднево-вакуумної обробки за механізмом диспропорціонування у водні та рекомбінації у вакуумі. Показано, що:

· шляхом диспропорціонування, рекомбінації у сполуці ZrCr2 формується фаза Лавеса зі структурою типу С15 із розмірами кристалітів ~50 нм;

· шляхом гідрування, диспропорціонування внаслідок механічної обробки (помелу) у водні та рекомбінації у вакуумі у сплаві на основі сполуки SmCo5 (KC37) формується структура з розмірами кристалітів ~70 нм, у сплаві на основі сполуки Sm2Co17 (KC25) - 60-70 нм, а у системі La-Ni-Al розміри кристалітів фази Ni3Al становлять 20-30 нм.

3. На підставі отриманих у дисертації результатів водневої обробки та особливостей її впливу на фазово-структурний стан матеріалів розроблено:

· ефективний одностадійний метод вібродиспергування у водні феромагнітних сплавів системи дидим-залізо-бор для виробництва сталих магнітів, який забезпечує вищі функціональні характеристики спечених магнітів (патент України №51234 [19]);

· комбінований спосіб обробки феромагнітних сплавів системи Dd-Fe-B шляхом застосування ГДДР-процесів та помелу у планетарному млині у водні (патент України №71274 А [16]); спосіб водневої обробки сплавів Dd-Fe-B для виготовлення спечених анізотропних магнітів шляхом високопродуктивного одностадійного екологічно безпечного здрібнення їх гідридів у планетарному млині (патент України №51229 [17]), що дозволяє підвищити коерцитивну силу спечених магнітів в 2,7 рази, максимальну питому магнітну енергію до 50%, залишкову індукцію до 5%; метод формування кристалічної текстури шляхом термічної водневої обробки;

· технологію водневої обробки електродних матеріалів на основі сплавів цирконію, яка забезпечує модифікацію їх фазового складу, здрібнення у водні і забезпечує високу швидкість активування (2 цикли замість 20);

· ефективний метод гомогенізації сполук та сплавів на основі рідкісноземельних металів та цирконію (патент України №51233 [18]), який реалізується за нижчих температур і за коротший час;

· ефективний спосіб поліморфного перетворення С14>С15 у сплавах цирконію, переваги якого полягають у нижчій температурі процесу та меншій тривалості.

4. На підставі отриманих у дисертації результатів розроблено і впроваджено:

метод механохімічного здрібнення у водні феромагнітних сплавів, ТзОВ НВО «Эрга», м. Калуга, Росія; комбінований метод водневої обробки електродних сплавів цирконію, ЗАТ «Львівський завод факсимільно-телеграфної апаратури», м. Львів.

Основний зміст роботи викладено у публікаціях

Yartys V.A., Denys R.V., Gutfleisch O., Bulyk I.I., Kuz'ma Yu. B., Harris I.R. Studies of hydrogen absorption-desorption properties and HDDR behavior of a Nd5Co2B6 -boride // Int. J. Hydrogen Energy. -1999. - V. 24, №2-3. - P.189-194.

Дисертантом досліджено умови взаємодії Nd5Co2B6 з воднем.

Булик І.І. Взаємодія з воднем інтерметалевих сполук рідкісноземельних металів, нікелю та алюмінію // Фіз.-хім. механіка матеріалів. - 2000. - №1. - С. 76-82.

Булик І.І., Денис Р.В., Панасюк В.В., Путілов Ю.Г., Тростянчин А.М. Процес ГДДР та водневосорбційні властивості сплаву дидим-алюміній-залізо-бор (Dd12.3Al1.2Fe79.4B6) // Фіз.-хім. механіка матеріалів. - 2001. - №4. - С. 15-20.

Булик І.І., Денис Р.В., Тростянчин А.М., Путілов Ю.Г. Процес HDDR та воденьсорбційні властивості феромагнітного сплаву Dd16.3Fe76.3B7.4 // Водородная обработка материалов: Труды Третьей Международной конференции «ВОМ-2001» (14-18 мая 2001 г.). - Донецк: Донецкий национальный технический ун-т. 2001. - C. 156-158.

Дисертантом розроблено установку для проведення ГДДР-процесів, вставлено загальні закономірності ініційованих воднем фазових перетворень у феромагнітних сплавах системи дидим-залізо-бор.

Путилов Ю.Г., Булык И.И., Верников А.Я., Устинова С.В., Шестак Ю.Г., Школьный С.Н. Исследование микроструктуры сплавов Dd-Fe-B и свойств постоянных магнитов на их основе // Водородная обработка материалов: Труды Третьей Международной конференции «ВОМ-2001» (14-18 мая 2001 г.). - Донецк: Донецкий национальный технический ун-т. 2001. - C. 159-162.

Дисертантом запропоновано умови обробки сплавів Dd-Fe-B.

Bulyk I.I., Trostyanchyn A.M., Denys R.V. Hydrogen interaction properties of ferromagnetic alloys of Dd-Fe-B system // Hydrogen Materials & Chemistry of Metal Hydrides: Abstracts of 7th International Conf. (September 16-22). - Alushta, 2001. - P. 489-491.

Panasyuk V.V., Bulyk I.I., Trostianchyn A.M. Peculiarities of the HDDR process in R-Fe-B ferromagnetic alloys (R is mixture of Nd, Pr, Ce, La, Dy and others) // Rare Earth Magnets and their Applications: Proceedings of 17th International Workshop (August 18-22, 2002). - Newark (Delaware, USA): University of Delaware, 2002. - P. 551-557.

Дисертантом встановлено особливості фазових перетворень під час взаємодії з воднем сплавів системи Dd-Fe-B.

Panasyuk V.V., Bulyk I.I., Trostianchyn A.M. The HDDR process in Sm18.57Co46.12Fe27.11Cu5.91Zr2.29 ferromagnetic alloy // Rare Earth Magnets and their Applications: Proceedings of 17th International Workshop (August 18-22, 2002). - Newark (Delaware, USA): University of Delaware, 2002. - P. 831-836.

Panasyuk V.V., Bulyk I.I., Trostianchyn A.M. The HDDR process in KC37 ferromagnetic alloy // Rare Earth Magnets and their Applications: Proceedings of 17th International Workshop (August 18-22, 2002). - Newark (Delaware, USA): University of Delaware, 2002. - P. 826-830.

Дисертантом встановлено особливості ГДДР-процесу у сплавах системи Sm-Co, ідентифіковано продукти взаємодії при проміжних температурах, показано здрібнення структури після ГДДР-процесу.

Putilov Yu., Vernikov A., Bulyk I., Shestak Yu., Morozova M. Structure and magnetic properties of Dd-Fe-B alloys // Rare Earth Magnets and their Applications: Proceedings of 17th International Workshop (August 18-22, 2002). - Newark (Delaware, USA): University of Delaware, 2002. - P. 608-612.

Дисертантом запропоновано умови обробки сплавів Dd-Fe-B.

Булык И.И., Лозинский А.Б., Кошевой В.В., Бударецкий Ю.И., Ковалев В.П. Многоканальный автоматизированный комплекс для исследования зарядно-разрядных характеристик никель-металлогидридных аккумуляторов // Прикладная радиоэлектроника. - 2002. - №2, - С. 231-234.

Дисертантом задано основні технічні параметри установки заряду-розряду.

Федоров В.В., Булик І.І. Фізичний механізм водневого диспропорціонування-рекомбінації магнетних інтерметалевих сполук // Фіз.-хім. механіка матеріалів. - 2002. - №4, - С. 26-32.

Дисертантом встановлено особливості взаємодії з воднем сплавів системи Dd-Fe-B.

Bulyk I.I., Basaraba Yu. B., Trostianchyn A.M. Features of HDDR process in ZrT2 (T=Cr, Mn, Fe, Co) compounds // Crystal Chemistry of Intermetallic Compounds: Collected Abstracts of 8th International Conference (September 25-28, 2002). - Lviv: Ivan Franko National Un-ty of Lviv, 2002. - P. 20.

Дисертантом визначено умови та встановлено особливості взаємодії з воднем фаз Лавеса цирконію з перехідними металами.

Булик І.І., Лозинський А.Б., Кошовий В.В., Бударецький Ю. І., Ковальов В.П. Багатоканальний автоматизований комплекс для дослідження зарядно-розрядних характеристик нікель-металогідридних акумуляторів // Прикладная радиоэлектроника. Состояние и перспективы развития: Сб. науч. тр. 1го Межд. радиоэлектронного Форума, - Харьков, 2002. - С. 518-521.

Дисертантом задано основні технічні параметри установки заряду-розряду.

Булык И.И., Федоров В.В., Тростянчин А.Н., Басараба Ю.Б., Сынюшко В.Г. Гомогенизационный отжиг интерметаллических соединений гидридообразующих металлов в водороде // Оборудование и технологии термической обработки металлов и сплавов: Сборник докладов 3-й Международной конференции. - Ч. I. - Харьков: ННЦ ХФТИ, ИПЦ «Контраст», 2002. - С. 186-190.

Дисертантом запропоновано спосіб гомогенізації сплавів гідридотвірних матеріалів шляхом ГДДР-процесу.

Пат. 71274 А. Україна, МКІ H 01 F 7/00, 7/02, B 22 F 9/00. Спосіб виготовлення сталих магнітів на основі сплавів системи Dd-Fe-B / І.І. Булик, В.В. Панасюк, А.М. Тростянчин, Ю.Б. Басараба, Ю.Г. Путілов (Україна). - №20031211681; Заявл. 16.12.2003; Опубл. 15.11.2004, Бюл. №11. - 8 с.

Дисертантом запропоновано комбінований спосіб обробки у водні феромагнітних сплавів системи Dd-Fe-B шляхом термообробки (ГДДР-процес) та помелу у планетарному млині.

Пат. 51229. Україна, МКІ H 01 F 7/00, H 01 F 7/02, B 22 F 9/00. Спосіб виготовлення порошків матеріалів і пристрій для здійснення способу / І.І. Булик, Б.Ю. Басараба, В.В. Панасюк, Ю.Г. Путілов (Україна). - №2002020915; Заявл. 05.02.2002; Опубл. 15.09.2005, Бюл. №9. - 5 с.

Дисертантом запропоновано високопродуктивний різновид механо-хімічного помелу у водні феромагнітних сплавів системи Dd-Fe-B та пристрій для його здійснення із застосуванням планетарного млина.

Пат. 51233. Україна, МКІ C 22 F 1/18, 1/02. Спосіб гомогенізації інтерметалічних сполук гідридоутворюючих металів (варіанти) / І.І. Булик, В.В. Федоров, А.М. Тростянчин, Ю.Б. Басараба, В.Г. Синюшко (Україна). - №2002020928; Заявл. 05.02.2002; Опубл. 15.09.2005, Бюл. №9. - 4 с.

...

Страница:


Подобные документы

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.

© 2000 — 2023, ООО «Олбест» Все права защищены