Изучение взаимодействия дефектов в тройных твердых растворах переходных металлов методом неупругого рассеяния нейтронов

• Автор: Чимид Гантулга
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1999
• Место защиты: Дубна
• Количество страниц: 108 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
I. ТОЧЕЧНЫЕ ДЕФЕКТЫ ВНЕДРЕНИЯ
1.1. Типы междоузлий и симметрия точечных дефектов
1.2. Приближение “замороженной” решетки и учет
влияния колебаний атомов матрицы
1.3. Литературные данные по исследованию локальных
мод методом нейтронной спектроскопии в бинарных системах
II. ИЗУЧЕНИЕ ТРОЙНЫХ ТВЕРДЫХ РАСТВОРОВ ПЕРЕХОДНЫХ МЕТАЛЛОВ
II. 1. Метод каналирования быстрых ионов
П.2. Метод измерения электросопротивления
11.3. Метод внутреннего трения
11.4. Метод неупругого рассеяния нейтронов
III. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ УСТАНОВКА, ПРИГОТОВЛЕНИЕ ОБРАЗЦОВ И МЕТОДИКА ИЗМЕРЕНИЙ
III. 1. Экспериментальная установка и её параметры
III.2. Приготовление образцов и проведение эксперимента
IV. ИЗУЧЕНИЕ НОВЫХ ТРОЙНЫХ СИСТЕМ МЕТОДОМ НЕУПРУГОГО РАССЕЯНИЯ НЕЙТРОНОВ
IV. 1. Системы УОо.обНо.оз и VHo.oi
IV.2. Захват водорода азотом в тантале
IV.3. Поведение водорода в твердом растворе TiNo.os
IV.4. Изучение состояния водорода в азотосодержащих
аустенитных сталях
IV.5. Изучение межатомного взаимодействия в азотистом хромомарганцевом аустените
IV.6 Нейтроноспектроскопическое доказательство сильного Сг-14-взаимодействия в азотистых сталях
V. ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ И МЕТОДИКА РАСЧЕТА КОЛЕБАТЕЛЬНЫХ СПЕКТРОВ КОМПЛЕКСОВ ДЕФЕКТОВ В ТВЕРДЫХ РАСТВОРАХ ПЕРЕХОДНЫХ МЕТАЛЛОВ
У.1. Получение эмпирических парных потенциалов из
нейтроноспектроскопических данных по бинарным системам
У.2. Программы расчета динамики решетки с дефектами
У.З. Деформационное взаимодействие дефектов в твердых
растворах переходных металлов
У.3.1. Расщепление оптических мод водорода в УгН-гидриде
У.З.2. Расщепление оптических мод в твердых растворах
редкая земля-водород
У.З.З. Комплексы дефектов 14-Н в тантале
У.3.4. Моделирование процесса гидридообразования в твердом
растворе водорода в ванадии в присутствии кислорода или без него
У.З.5. ьь взаимодействие в сплаве НЬ1.х.уУхНу
У.З.6. не взаимодействие в системе Та-У-Ы
У.4 Химическое взаимодействие различных типов дефектов
в тройных сплавах переходных металлов
ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА
Введение
В настоящее время все большее значение приобретают вопросы взаимодействия переходных металлов с примесями внедрения (С, К, О, Н) в связи с проблемой создания новых конструкционных материалов для агрегатов, работающих в условиях высокой температуры, экстремальных нагрузок и агрессивных сред и в полях излучений [1,2].
Наличие примесей внедрения контролирует широкий спектр физических свойств металлов и сплавов. В частности, дефекты решетки влияют на динамику решетки, приводя к изменению спектра частот нормальных колебаний, возникновению локальных резонансных мод, изменению явлений переноса: теплопроводности и электропроводности [3].
Примеси внедрения радикально изменяют механические и коррозионные свойства сплавов: они могут увеличить прочностные свойства сплавов в 2-3 раза, привести к охрупчиванию материала, межкристаллитной коррозии [2].
1.1. Типы междоузлий и симметрия точечных дефектов.
Внедренные атомы занимают в кристаллической решетке положения между атомами в междоузлиях. В ОЦК, ГЦК и ГПУ решетках можно выделить два основных типа междоузлий: октаэдрические (ОП) и тетраэдрические (ТП). Их расположение в ОЦК, ГЦК и ГПУ решетках показано на рисунках 1, 2 и 3.
Из этих рисунков видно, что октаэдрические междоузлия окружены шестью соседними узлами, а тетраэдрические - четырьмя. Октаэдры и тетраэдры имеют разную форму в различных решетках. Это хорошо заметно на примере октаэдрических междоузлий в ГЦК и ОЦК решетках. В ГЦК решетке октаэдр правильный и все соседние узлы решетки находятся от его центра на одинаковых расстояниях, равных % (а ~ постоянная решетки, равная длине ребра кубической
Глава I. Точечные дефекты внедрения
ячейки). Ребра октаэдра все одинаковы и равны

В принципе может происходить изменение позиции локализации водорода. Например, в [52] наблюдалось изменение ТП координации водорода на ОГТ при введении в а-УБх атомов кислорода. Взаимодействие атомов внедрения с г, дефектами изучено подробно только для ниобия (табл.7).
Таким образом, различными методами доказано, что при не очень низких концентрациях (~1ат.%) атомы внедрения активно взаимодействуют друг с другом и другими дефектами кристаллической решетки, например, атомами замещения, а также, возникающие г-г, г'-Г и /-я взаимодействия имеют, главным образом, деформационную (упругую) и/или химическую (электронную) природу.
Для изучения деформационного взаимодействия дефектов выбирались системы с вероятным максимальным деформационным и минимальным химическим взаимодействиями. Это обеспечивалось большим различием атомных радиусов Ме и 8, и близостью их расположения в периодической системе
Д.И.Менделеева. Очень важно, что локальные искажения вокруг внедренного

атома в ОЦК решетке самые большие и составляют -0.5 А, тогда как в ГЦК и

ГПУ решетках они на порядок меньше -0.05 А, было изучено взаимодействия кислорода (азота) с водородом в V и Та методом НРН. Для сравнения с системой Тл-О-Н была изучена система ТьГчЦТ.
Для систем с минимальным деформационным и большим химическим взаимодействиями разность атомных радиусов Ме и .V выбиралась минимальной, а химическое взаимодействие Мен и 5-г- сильно отличающимся. К такой системе более подходит аустенитная сталь - это ГЦК решетка железа с добавками в качестве атомов замещения =Сг, Мп, № и атомов внедрения МЧ и С. Во-первых; размеры атомов замещения Сг, Мп и № и атома металлической матрицы Бе почти одиновые, поэтому деформационное взаимодействие будет минимальным.