Индуцированная водородом немонотонная структурная эволюция в фольгах сплава Pd-In-Ru

• Автор: Акимова, Ольга Владимировна
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 175 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

Г Л А В А I. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

§1.1. Фазовые превращения в двухкомпонентных (Рсі-Н) и

многокомпонентных (РА-Ме-Н) сплавах палладия

§1.2. Образование вакансий при гидрировании и их роль при стабилизации

структуры сплавов

§1.3. Особенности структурной эволюции в открытых системах

§1.4. Постановка задачи

Г Л А В АII. МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТА

§11.1. Методика изготовления образцов и насыщения их водородом
§11.2. Условия регистрации дифракционной картины, обработка
экспериментальных данных
§113. Расчет интегральной интенсивности дифракционных линий и долей
сосуществующих фаз
$ ІІ.4. Расчет периода решетки (ао) и величины упругих напряжений (о).
£ ІІ.5. Определение физического размытия дифракционных максимумов и
параметров субструктуры
§116. Моделирование дифракционных максимумов
ГЛАВА ПІ. ХАРАКТЕРНЫЕ ЧЕРТЫ СТРУКТУРНОЙ ЭВОЛЮЦИИ ФОЛЬГИ ПОСЛЕ ЕЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ В КАЧЕСТВЕ ФИЛЬТРА И ДЛИТЕЛЬНОЙ РЕЛАКСАЦИИ
§111.1. Контрольный образец
§111.2. Анализ профиля дифракционных линий рабочего образца
§111.3. Характеристики структурного состояния стороны насыщения
§111.4 Моделирование дифракционных линий ОКР (111)
§111.5 Моделирование дифракционных линий ОКР(ЮО)
§111.6. Характеристики структурного состояния стороны, противоположной
стороне насыщения

ГЛАВА IV. КИНЕТИКА ЭВОЛЮЦИИ СТРУКТУРНОГО СОСТОЯНИЯ ФОЛЬГИ ПОСЛЕ ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКОГО ГИДРИРОВАНИЯ
£ IV. 1. Особенности а—>/? превращения в системе Рс1-1п-Е1и-Н
§1У.2. Изменение концентрации р - фазы в процессе релаксации фольги (О-т-
часов) и определение параметров дегазации
§IV. 3. Изменения формы и положения дифракционных максимумов
§IV. 4. Структурное состояние а - фазы в процессе релаксации
§IV. 5. Состояние образца после длительной (8200 часов) релаксации
а) сторона «А»
б) сторона «В»
ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ИВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА

ВВЕДЕНИЕ
Интерес к системам металл - водород имеет многоплановый характер, охватывающий широкий диапазон от чисто научных до сугубо прикладных проблем.
Научный интерес к этим системам определяется в первую очередь тем, что растворение водорода в металле может привести к получению сплавов, отличающихся по своим физическим свойствам от свойств чистого металла [1-3]. Кроме того, системы металл-водород (Ме-Н) в нормальных условиях являются неравновесными и открытыми, поведение которых не описывается законами равновесной термодинамики. Отклонение от равновесия в таких системах обеспечивается водородом, входящим в решётку под достаточно высоким давлением, которое возникает, например, при пропускании тока через них при электролитическом наводораживании [4]. Миграция водорода при насыщении и дегазации, флуктуации состава, различие удельных объемов сосуществующих фаз провоцируют в таких системах создание разнообразных дефектов и дефектных комплексов. В связи с этим имманентной особенностью содержащих водород, например, палладиевых систем, является возникновение и трансформирование в них в процессе релаксации после гидрирования дефектных структур, нетривиальный характер которых обнаружен в [5-7]. Подобная структурная эволюция будет приводить к немонотонным изменениям физических свойств водородсодержащих металлических систем со временем. Поэтому важно выяснить характер ее развития, продолжительность протекания, зависимость от исходного состояния системы, условий гидрогенизации и т.д. Из-за неполноты теории нельзя заранее предсказать характер и степень изменения свойств систем Ме-Н в процессе релаксации после насыщения их водородом, и поэтому этот аспект исследований достаточно актуален.
В прикладном плане актуальна возможность замены ископаемых источников энергии на водородное топливо. Основное преимущество водорода перед углеводородным топливом состоит в том, что при его сгорании (при соединении с кислородом) в качестве конечного продукта реакции образуется только вода или пар, которые безвредны для окружающей среды. Кроме того, запасы водорода в мире практически неограниченны, тогда как ресурсы углеводородов не только ограничены, но и распределены неравномерно.
В настоящее время водород находит свое применение и во многих технологических сферах: в металлургии (для восстановления некоторых цветных металлов из их оксидов); в химической промышленности (для синтеза хлороводорода, аммиака для дальнейшего получения азотных удобрений); в стекольной, пищевой и других областях. Сжиженный

в) существование кинетических фазовых превращений как на стадиях, на которых в матрице сохраняется большое количество водорода, так и на стадиях, когда количество водорода в системе становится небольшим;
г) изменение дефектной структуры при насыщении водородом и последующей релаксации;
д) замедление процесса дегазации и фазовых превращений, усиливающееся при циклировании.
В [72-77] было установлено, что немонотонная структурная эволюция после гидрогенизации носит дискретный (прыжковый) характер в 29-пространстве и стохастический - во времени. Авторы выдвинули гипотезу, что одним из значимых факторов, определяющих существование и особенности обнаруженных явлений, может быть фрактальный характер распределения термодинамического потенциала в к-пространстве, возникающий уже в исходном состоянии и несколько трансформирующийся в процессе циклической гидрогенизации и последующей эволюции. Прыжковый характер превращений возникает вследствие «перепрыгивания» системы между долгоживущими состояниями, отвечающими локальным минимумам термодинамического потенциала. Это происходит как на стадии выхода из образца основной части водорода, так и на стадии, когда водорода в матрице остается мало. Прыжки связаны с перемещением водорода и вакансий между областями матрицы и дефектными комплексами, и происходят как в сторону увеличения, так и в сторону уменьшения углов дифракции. Полученный результат следует связать с тем, что структурные превращения в насыщенных водородом системах происходят под влиянием случайных флуктуационных, но кооперативных перемещений не только атомов водорода, но и вакансий.
Подтверждением фрактального характера распределения термодинамического потенциала и является дискретный характер распределения положений максимумов составляющих, полученных для всех измерений. Если спроектировать их на ось углов дифракции 29, то оказывается, что распределение интенсивности составляющих состоит из областей, занятых максимумами составляющих и свободных от них. «Занятые» области разделены областями, в которые не попадают максимумы составляющих.
На рис. 1.11. представлены результаты такого проецирования для дифракционного максимума (311) после 6-го насыщения сплава Рб-Та водородом, где по оси ординат отложена суммарная интенсивность всех составляющих для соответствующего значения угла 29 [73].