Динамика накопления водорода и дефектов в титане и нержавеющей стали при электролитическом насыщении водородом

• Автор: Лидер, Андрей Маркович
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 149 с.

Оглавление
Введение

Глава 1. Водород в нержавеющей стали и титане.

Состояние вопроса

1.1. Физические основы процесса растворения 8 водорода в титане и стали

1.2. Взаимодействие водорода с титаном

1.3. Взаимодействие водорода со сталью

1.4. Факторы, влияющие на наводороживание

1.5. Влияние водорода на образование дефектов в 34 стали и титане

1.5.1. Особенности воздействие водорода на титан

1.5.2. Особенности воздействие водорода на сталь
1.6. Выводы
Глава 2. Методы исследования динамики накопления
водорода и дефектов, образующихся при электролитическом насыщении металлов водородом
2.1. Методы исследования накопления водорода в 42 металлах
2.1.1. Метод термостимулированного 42 газовыделения
2.1.2. Исследование профиля распределения 45 водорода методом вторичной ионной масс спектрометрии
2.1.3. Объемно-весовой метод динамического 48 измерения содержания водорода в материале
2.2. Методы исследования дефектов водородного 51 происхождения
2.2.1. Термоволновая микроскопия
2.2.2. Метод электрон-позитронной аннигиляции
2.2.3. Оптическая и растровая микроскопия 67 поверхности
2.3. Подготовка образцов
2.4. Выводы
Г лава 3. Результаты экспериментальных исследований
накопления водорода в титане и нержавеющей стали
3.1.Исследование объемного накопления водорода в 69 титане и нержавеющей стали
3.2.Исследование накопления дейтерия в 77 деформированных образцах титана
3.3. Исследование накопления дейтерия в 78 деформированных образцах нержавеющей стали
3.4. Исследования состава приповерхностных слоев титана при электролитическом насыщении водородом
3.5.Механизм проникновения водорода в титан
3.5.1. Методика эксперимента
3.5.2.Экспериментальные результаты
3.6. Выводы
Глава 4. Дефекты, инициированные водородом в титане и нержавеющей стали
4.1. Изучение влияния режимов внедрения водорода на дефектность титана методами термоволновой растровой электронной и оптической микроскопии
4.2. Изучение влияния режимов внедрения водорода на дефектность нержавеющей стали методами термоволновой растровой электронной и оптической микроскопии
4.3. Исследование дефектов в титане и нержавеющей стали методом электрон-позитронной аннигиляции
4.4. Влияние деформации на накопление дефектов в титане при электролитическом внедрении водорода
4.5. Исследование влияния деформации и электролитического насыщения водородом на дефектообразование в нержавеющей стали
4.6 Выводы
Глава 5. Радиационное и термическое воздействие на дефекты водородного происхождения
5.1 Изменение дефектности наводороженного титана при радиационном и термическом воздействии
5.1.1 Влияние облучения электронами и вакуумного отжига на дефекты водородного происхождения
5.1.2 Влияние облучения электронами на дефекты механического происхождения
5.1.3 Изменение дефектности титана при рентгеновском облучении
5.2 Изменение содержания дейтерия в деформированных образцах титана после облучения электронным пучком
5.3 Выводы Заключение Список литературы

Введение
Проблема водород-металл изучается в течение длительного времени и работы в этой области по-прежнему остаются востребованными. Широкий спектр вопросов, возникающих при взаимодействии водорода с металлами, вызывает большой интерес исследователей, специализирующихся в области физики твердого тела, физической химии и материаловедения. Растворяясь практически во всех металлах, водород вызывает существенные изменения физико-химических и механических свойств. Разработка и применение новых водородостойких материалов сегодня важна для химической, нефтеперерабатывающей промышленности и атомной энергетики. В дальнейшем, особенно в связи с предполагаемым широким использованием водорода в качестве топлива, проблема взаимодействия водорода с металлами приобретает еще большее значение. Хорошо известно, что водород является одним из самых перспективных источников топливного сырья, способного решить надвигающиеся экологические проблемы. Из вышеизложенного следует, что проблема создания новых материалов и разработка способов защиты от водородной коррозии, будет становиться все более и более актуальной.
Воздействие водорода на металлы зачастую приводит к тяжелым последствиям там, где, на первый взгляд, никакой опасности водородного разрушения не существует. Для снижения риска водородного повреждения конструкций необходимо углубить познания физики воздействия водорода на металлы и сплавы, в первую очередь, динамику накопления водорода и дефектов, привлекая для этой цели новые методы, ранее не использовавшиеся в этой области.
Цель работы
- Экспериментальное исследование динамики накопления водорода и дефектов в нержавеющей стали и титане в процессе электролитического насыщения водородом.
- Изучение влияния радиационного воздействия на дефекты водородного происхождения и дефекты, вносимые при пластической деформации.

2. Хрупкость, связанная с высоким давлением молекулярного водорода (стали, №, Си, 1ф*);
3. Гидридная хрупкость (и, Та, N6, 7л Тц сплавы на их основе);
4. Хладноломкость, обусловленная искажениями решетки при растворении водорода (N6, V, а+[3- и Р-титановые сплавы);
Хрупкость второго рода проявляется в определенном интервале температур и скоростей деформаций.
1. Хрупкость в результате распада относительно водорода твердых растворов (2г, Тц а- и а+Р-титановые сплавы) - необратимая хрупкость;
2. Хрупкость, обусловленная взаимодействием атомов водорода с дислокациями (все металлы с заметной растворимостью водорода) - обратимая хрупкость;
3. Хрупкость в результате направленной диффузии атомов водорода (все металлы с заметной растворимостью водорода) -обратимая хрупкость.
Из этого можно отметить, что воздействие водорода можно разделить на два вида: чисто физическое воздействие водорода, связанное с абсорбцией газа металлами, не сопровождающиеся образованием новых фаз и изменением микроструктуры, и физикохимическое воздействие водорода, сопровождающееся химическим взаимодействием газа с отдельными фазами и компонентами сплава (восстановление карбидных фаз водородом образование гидридов), что вызывает изменение микроструктуры металла. Водородная хрупкость первого вида часто является обратимой - при нагреве металла поглощенный водород выделяется, а механические свойства восстанавливаются до исходных значений, за исключением случаев растрескивания структуры металла. Водородная хрупкость второго вида