Взаимодействие водорода с модифицированными слоями и покрытиями, нанесёнными на циркониевый сплав ZR1%NB и технический титан ВТ1-0

• Автор: Березнеева, Екатерина Владимировна
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 126 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ МЕТАЛЛОВ С ВОДОРОДОМ

1.1 Воздействие водорода на цирконий и его сплавы

1.2 Взаимодействие титана и сплавов на его основе с водородом

1.2Л Источники наводороживани титана и его сплавов

1.2.2 Влияние водорода на свойства титановых сплавов

1.2.3 Методы борьбы с водородной хрупкостью титана и его сплавов

1.3 Влияние импульсного ионного воздействия на структуру и свойства циркониевых и титановых сплавов

1.4 Влияние ТЮЧ и 2гОч покрытий на гидридообразующие сплавы

1.5 Выводы
ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
2.1 Материал исследования
2.2 Нанесение покрытий
2.2.1 Облучение образцов импульсным ионным пучком
2.2.2 Нанесение ZrOч и ТЮЧ покрытий, методом плазменно-ассистированного дугового напыления
2.2.3 Нанесение ТЮХ покрытий методом магнетронного напыления
2.3 Измерение нано - и микротвердости
2.4 Исследование адгезионных свойств
2.5 Испытания на износостойкость
2.6 Рентгеноструктурный анализ
2.7 Растровая электронная микроскопия
2.8 Оптическая спектрометрия высокочастотного тлеющего разряда
2.9 Насыщение водородом из газовой среды (метод Сиверста)
ГЛАВА 3. ВЛИЯНИЕ ИМПУЛЬСНОГО ИОННОГО ПУЧКА НА
СВОЙСТВА ЦИРКОНИВОГО СПЛАВА
3.1 Физико-механические свойства модифицированной поверхности циркониевого сплава импульсным ионным пучком
3.1.1 Воздействие импульсного ионного пучка на микроструктуру сплава /г! %ХЬ и ВТ
3.1.2 Изучение механических свойств циркониевого и титанового сплава после воздействия ИИП
3.2 Взаимодействие водорода с модифицированной импульсным ионным пучком поверхностью циркониевого и титанового сплава
3.2.1 Исследование влияния водорода на структуру модифицированного ИИП сплава циркония Zl•l%Nb и титана ВТ
3.2.2 Исследование воздействия водорода на твердость модифицированного ИИП сплава циркония Яг1 %Г4Ь и титана ВТ
3.3 Расчет параметров теплового воздействия мощного импульсного пучка ионов с энергией 200 кэВ на сплав цирконий и титан
3.4 Выводы
ГЛАВА 4. ИССЛЕДОВАНИЕ СВОЙСТВ 7Я0Х И ТЮХ ПОКРЫТИЙ, ПОЛУЧЕННЫХ МЕТОДАМИ МАГНЕТРОННОГО И ПЛАЗМЕННО-АССИСТИРОВАННОГО ДУГОВОГО НАПЫЛЕНИЯ НА ГИДРИДООБРАЗУЮЩИХ СПЛАВАХ
4.1 Исследование свойств ТЮХ покрытий, полученных методами магнетронного напыления на сплаве циркония 2г1%№>
4.1.1 Структурно — фазовое состояние ТЮХ покрытия, нанесенное методом магнетронного напыления на сплав ZlT%Nb
4.1.2 Исследование на механические свойства ТЮХ покрытий, нанесенное методом магнетронного напыления на сплав Zrl%Nb
4.1.3 Влияние водорода на свойства циркониевого сплава после нанесения ТЮЧ покрытий
4.2 Исследование структуры и механических свойств ZrOx и ТЮХ покрытий полученных методом плазменно-ассистированного дугового напыления на сплаве циркония 2г1%Мэ и техническом титане ВТ
4.2.1 Микроструктура покрытий 2гОх и ТЮХ, полученных методом плазменно-ассистированного дугового напыления на сплаве циркония 2г1%№> и техническом титане ВТ
4.2.2 Механические свойства 7_,х 1 %МЬ и ВТ1-0 с покрытиями ЯгСЬ и П
4.2.3 Исследование распределения элементов в образцах Zrl%Nb и ВТ
0 с покрытиями ТЮХ и Z^^Ox.'
4.2.4 Исследование влияния покрытий на сорбцию водорода сплава 2г1%ИЬ и титана ВТ 1-0 при наводороживании из газовой среды
4.3 Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

В литературных данных активно обсуждаются методы борьбы с проникновением водорода в объем циркониевых и титановых сплавах. Проведенный анализ говорит о перспективности использования, как пучковых методов модификации, так и нанесении покрытий на основе оксида циркония и оксида титана. Среди наиболее эффективных оказались пучки легких ионов (протонов, углерода, азота, бора, кислорода, их смеси и комбинации), так как, с одной стороны, по сравнению с тяжелыми ионами они легче получаются, а, с другой стороны, у них значительно большие пробеги в мишени. Ионные пучки способны создать в приповерхностных слоях металлов сверх быстрый нагрев и сверхскоростное охлаждение, что приводит к увеличению износостойкости, твердости и жесткости титана и уменьшению его коэффициента трения.
В качестве покрытия наиболее перспективным кажется окись титана и циркония, которые обладают уникальными физическими свойствами, в частности, низким коэффициентам диффузии водорода. Такие покрытия обладают повышенной твердостью, прочностью и износостойкость, а также коррозионной стойкостью. Кроме того, данный материал обладает низкой теплопроводностью и стойкостью к высоким температурам.
Рассмотренные данные указывают на необходимость комплексного исследования воздействия водорода на циркониевые и титановые сплавы после воздействия ИИП и нанесения ТЮХ и Zт01^ покрытий.