Немонотонная структурная эволюция в неравновесных сплавах на основе палладия, индуцированная водородом (1104110)

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТимени М. В. ЛОМОНОСОВА__________________________________________________________________ФИЗИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТНа правах рукописиУДК 548.571: 548.216Анищенко Андрей АнатольевичНЕМОНОТОННАЯ СТРУКТУРНАЯ ЭВОЛЮЦИЯ ВНЕРАВНОВЕСНЫХ СПЛАВАХ НА ОСНОВЕ ПАЛЛАДИЯ,ИНДУЦИРОВАННАЯ ВОДОРОДОМСпециальность 01.04.07 – физика конденсированного состоянияАВТОРЕФЕРАТдиссертации на соискание ученой степеникандидата физико-математических наукМ о с к в а – 20052Работа выполнена на кафедре физики твердого тела физического факультетаМосковского государственного университета им. М.В.

ЛомоносоваНаучный руководитель:кандидат физико-математических наук,доцент В.М. АвдюхинаОфициальные оппоненты:доктор физико-математических наук,профессор В.И. Фадеевадоктор физико-математических наукС.И. ЖелудеваВедущая организация:Московский Институт cтали и сплавовЗащита состоится «19» мая 2005 г. в 1530 на заседании ДиссертационногоСовета К 501.001.02 в Московском государственном университете им. М.В.Ломоносова по адресу: 119992, Москва, Ленинские горы, МГУ им.

М.В.Ломоносова, физический факультет, аудитория ЮФА.С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке физического факультетаМГУ им. М.В. Ломоносова.Автореферат разослан « 19 » апреля2005 г.Ученый секретарьДиссертационного Совета К 501.001.02в МГУ им. М.В.

Ломоносовакандидат физико-математических наукИ.А. Никанорова3Общая характеристика работыАктуальность темы.Поиск экологически чистого топлива привел к созданию водородной энергетики,поскольку именно с использованием водорода во всем мире создаются водородныедвигатели и транспортные устройства. В связи с этим актуальной задачей современнойнауки и техники является исследование разнообразных проблем взаимодействия водородас металлами. Начавшиеся более 10 лет назад на кафедре физики твердого телаисследования этих проблем показали, что после гидрогенизации в системах Pd-M-Hпроисходят необычные колебательные эволюционные процессы. Первым таким объектомоказался хорошо отожженный сплав Pd-W-H, для которого были обнаруженыколебательные (во времени) изменения интенсивности и ширины ряда дифракционныхмаксимумов.

Для деформированного шлифовкой сплава Pd-Er-H. были обнаруженыколебательные изменения положения дифракционных линий и профиля дифракционныхмаксимумов, которые, казалось бы, свидетельствовали о распаде твердого раствора послегидрогенизации на две фазы и о немонотонном характере изменения соотношения объемасосуществующих фаз со временем. Одновременно в этом сплаве были обнаруженыупругиенапряжения,знаккоторыхменялсяпослегидрогенизации.Особопримечательным оказался тот факт, что в деформированном сплаве эти напряжениясоответствовалигидрогенизациидеформациям растяжения по нормали к поверхности, а после–деформациямсжатия.Этоуказывалонанетривиальностьобнаруженного явления, поскольку его нельзя было объяснить просто растворениемводорода и его дегазацией.

Сходные, как казалось, данные были получены и для сплаваPd-Mo-H.ОднакодлядеформированногошлифовкойсплаваPd-Ta-Hпослегидрогенизации было показано, что обнаруженный распад носит многофазный характер.Сложный характер метаморфоз при эволюции получил название немонотоннойструктурной эволюции. Сами по себе эти явления необычны, безусловно, интересны изаслуживают обстоятельного исследования. Однако интерес к ним, несомненно,усиливается, поскольку, специалистами изЦНИИЧЕРМЕТаи предприятиями,производящими толстолистовой прокат, были обнаружены немонотонные измененияпрочностных характеристик, продолжающиеся более месяца.

Было показано, что такиеколебания не возникают, если при производстве проката последний защищенводонепроницаемой пленкой. Это означает, что колебания свойств связаны с влияниемпоглощенноговодорода,иэтонемонотонной структурной эволюции.придаетособуюактуальностьисследованиям4Итак, одинаковые по характеру немонотонные изменения наблюдались как дляпрочностных свойств водородсодержащих металлических систем, так и для структурнойэволюции, и поэтому важно выяснить различные особенности немонотонной структурнойэволюции, характер ее развития во времени, продолжительность протекания этойэволюции, зависимость эволюции от исходного состояния системы и условийгидрогенизации и т.д. Немонотонные процессы нередко бывают связаны с совместнымдействием различных факторов на те или иные явления в рассматриваемых системах или снелинейными взаимодействиями в соответствующих средах, и поэтому при построениимоделей обнаруженныхявлений следует учитывать представления, развитыевсоответствующих разделах физики.Естественно, эти исследоваания должны проводиться на особо чистыхматериалах, хорошо поглощающих водород.

К таким, прежде всего, относится палладий,и поэтому палладий и сплавы на его основе – удобный модельный объект для изученияособенностей взаимодействия металлов с водородом.Цель работыИзучение особенностей немонотонной структурной эволюции на примере сплавовPd-Mo-H и Pd-Ta-H, примесные компоненты которых являются переходными металлами,имеют различную электронную структуру, отличаются по атомным радиусам от палладияна различные величины, но имеют близкие по типу диаграммы состояния.

Основныезадачи этого исследования – выявление характерных черт немонотонной структурнойэволюции, определение ключевых факторов, формирующих эти черты, и создание на этойоснове базовой модели явления.Научная новизна• Установлено, что для сплавов Pd-Mo и Pd-Ta после гидрогенизации наблюдаетсямногофазныйраспад,ав(продолжающейся, например, впроцессепоследующейструктурнойэволюцииPd-Mo-H около 22 тыс ч.) – неоднократноетрансформирование из однофазного состояния в многофазное и обратно.•Установлено, что гидрогенизация исследуемых сплавов индуцирует в них аномальновысокуюконцентрациявакансий,котораяприводитканомальновысокойконцентрации вакансий в дефектных комплексах, следствием чего являетсяобнаруживаемое экспериментально сжатие системы по нормали к поверхности принасыщении водородом.•Впервые обнаружено, что в сплавахнемонотонная структурная эволюция носитдискретный (прыжковый) характер в 2θ-пространстве и стохастический – во времени,5при этом обнаруженные структурные изменения определяются миграцией и водородаи вакансий.•Показано, что одним из значимых факторов, определяющихособенностиобнаруженныхявлений,можетбытьсуществование ифрактальныйхарактерраспределения термодинамического потенциала в k-пространстве, возникающий висходном состоянии и слегка трансформирующийся при насыщении водородом (в томчисле циклическом), а также в процессе структурной эволюции.Практическая значимостьПолученные данные могут быть использованы как модельные, при анализеэволюционных процессов, в том числе индуцированных шумом фазовых переходов, вразличных областях физики, химии, биологии и др., а такжепри прогнозированиипроцессов, приводящих к водородной деградации и техногенным катастрофам.Положения, выносимые на защиту:а) гидрогенизация сплавов Pd-Mo и Pd-Ta приводит к многофазному распаду, апоследующая структурная эволюция – к неоднократному трансформированию изоднофазного состояния в многофазное и обратно;б) гидрогенизация обоих исследованных сплавов приводит к индуцированию аномальновысокой концентрации вакансий в твердых растворах, в результате чего вакансии вслед заводородом поглощаются дефектными комплексами, формируя водород-дефект-металлвакансии-комплексы.

Удельный объем таких комплексов меньше, чем матрицы, что иприводит к сжатию кристаллической решетки по нормали к поверхности послегидрогенизации;в) немонотонная структурная эволюция после гидрогенизации обоих исследованныхсплавов (для сплава Pd-Ta-H – циклической) носит дискретный (прыжковый) характер в2θ-пространстве и стохастический – во времени, при этом обнаруженные структурныеизменения определяются миграцией и водорода и вакансий;г) одним из значимых факторов, определяющихобнаруженныхявлений,можетбытьсуществование и особенностифрактальныйхарактерраспределениятермодинамического потенциала в k-пространстве, возникающий в исходном состоянии инесколько трансформирующийся в процессе циклической гидрогенизации и последующейэволюции.Апробация работыРазличные аспекты работы докладывались: на Международном конгрессе покристаллографии (Швейцария, Женева, 2002); Европейских встречах по кристаллографии6(Польша, Краков, 2001, Южная Африка, Дурбан, 2003 г, Венгрия, Будапешт 2004);Международных Симпозиумах по водородной энергетике (Украина, Донецк, 2001, 2004);по безопасности и экономике водородного транспорта (Россия, Саров, 2000 и 2003);Национальных конференциях по применению рентгеновского и синхротронногоизлучений, нейтронов и электронов для исследования материалов (Россия, Москва 2000,2003).ПубликацииПо работе опубликовано 10 научных статей и 17 тезисов докладов на научныхконференциях.Личный вклад автораОсновные результаты работы получены автором лично.

Его вклад в диссертационуюработу является определяющим.Структура и объем работыРабота состоит из введения, четырех глав, основных результатов и выводов, спискапубликаций из 109 названий. Работа изложена на 125 страницах машинописного текста,включая 35 рисунков.Краткое содержание диссертацииВо введении обоснована актуальность темы диссертации, указана цель работы, еенаучная новизна и практическая значимость, сформулированы положения, выносимые назащиту.Первая глава содержит литературный обзор. Кратко описаны экспериментальныеданные о характере структурной эволюции в сплавах на основе палладия послегидрогенизации и об изменении периодов кристаллической решетки и величины упругихнапряжений в процессе структурной эволюции.

Характеристики

Тип файла PDF

PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.

Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.

Список файлов диссертации