Синтез и свойства многокомпонентных гидридов металлов

• Автор: Вербецкий, Виктор Николаевич
• Шифр специальности: 02.00.01
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 1998
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 73 с. : ил.; 21х15 см

ОГЛАВЛЕНИЕ
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность темы
Цель работы
Научная новизна работы
Практическая ценность работы
Публикации и апробация работы
СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
1. ВВЕДЕНИЕ
2. СИНТЕЗ И СВОЙСТВА ГИДРИДОВ СПЛАВОВ И ИМС ПЕРЕХОДНЫХ
МЕТАЛЛОВ
2.1 Взаимодействие водорода со сплавами систем ТІ-У-М и Ті-йс-Се (М = Бе, Со,
№, А!)
2.2. Гидриды с высокой плотностью
2.3. Взаимодействие с водородом сплавов на основе ТДе
2.4. Гидриды со структурой фаз Лавеса
3. КИНЕТИКА ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ВОДОРОДА С ИМС
4. КАЛОРИМЕТРИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ В СИСТЕМАХ ИМС-Н,
5. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ВОДОРОДА СО СПЛАВАМИ НА ОСНОВЕ МАГНИЯ.ЗЗ
6. ХИМИЧЕСКИЕ И МЕХАНИЧЕСКИЕ ПРЕВРАЩЕНИЯ ИМС, СОПРЯЖЕННЫЕ С АБСОРБЦИЕЙ ВОДОРОДА
6.!. Диспропорционирование ИМС
6.2. Гидридное диспергирование
7. СИНТЕЗ И СВОЙСТВА НЕМЕТАЛЛИЧЕСКИХ ГИДРИДОВ
8. ПРИКЛАДНЫЕ АСПЕКТЫ
9. ОСНОВНЫЕ ИТОГИ РАБОТЫ
10. СПИСОК ОСНОВНЫХ ПУБЛИКАЦИЙ
10 1. Статьи
10 2. Авторские свидетельства
10 3 Тезисы докладов на научных конференциях
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ.
АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ.
Интенсивное развитие химии гидридов металлов, сплавов и интерметаллических соединений (ИМС), наблюдающееся в последние два десятилетия, обусловлено как научным интересом, так и перспективами применения этих веществ в различных областях техники. Прежде всего это относится к так называемым металлогидридным технологиям, основанным на принципе "абсорбция-десорбция" водорода и использующимся для хранения, транспорта, очистки водорода, извлечения его из газовых смесей и в электрохимических источниках тока. Фактически все основные направления развития современной энергетики предполагают использование систем металл-водород, независимо от того, каким из промышленных способов водород будет получен. Не менее важным является и направление, связанное с использованием гидридов в ядерной технике, порошковой металлургии, гетерогенном катализе, для получения новых магнитных материалов. Применение гидридов в реальных технологических процессах неразрывно связано с решением ряда фундаментальных проблем, прежде всего направленных на изучение особенностей взаимодействия водорода со сплавами и ИМС различного состава и разного структурного типа, определение термодинамических, структурных и кинетических данных, необходимых для разработки новых материалов и оценки стабильности гидридов. Особый интерес представляет изучение термодинамических свойств вблизи точек фазового перехода, так как эти переходы сопровождаются относительно быстрой релаксацией водородной подсистемы и металлической матрицы, и процесса диспергирования матрицы при многократных циклах "абсорбции-десорбции" водорода.
Очень важным представляется исследование систем металл-водород при высоком давлении, так как это может привести к возникновению новых типов гидридных фаз с высоким содержанием водорода.
Другим важным примером влияния водорода на свойства металлической матрицы является значительное изменение магнитных свойств ИМС, в частности характера магнитного упорядочения, изменения температуры Кюри. Однако все эти примеры использования металлических гидридов становились достоянием технологии только после завершения соответствующих циклов фундаментальных исследований. К началу наших работ в конце 70-х годов по этому направлению имелись достаточно
5. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ВОДОРОДА СО СПЛАВАМИ НА ОСНОВЕ МАГНИЯ.
Среди материалов-абсорбентов водорода, гидрид магния занимает особое положение. Это обусловлено, как минимум двумя причинами: высоким содержанием водорода и возможностью проведения обратимого процесса:
Мд + Нг <-» М§Нг
Однако, несмотря на высокое содержание водорода в гидриде магния, он не нашел широкого применения в качестве рабочего вещества в высокотемпературных системах аккумулирования водорода , так как скорость реакции магния с водородом даже при высоких температурах и давлениях очень мала и падает в ходе процесса гидрирования практически до нуля из-за образования на поверхности частиц магния плотного слоя его гидрида. Анализируя литературные данные, имеющиеся к тому времени, мы предположили, что эта проблема может быть хотя бы частично решена при гидрировании многокомпонентных сплавов на основе магния.
С целью установления зависимости влияния состава и структуры сплавов на характер их взаимодействия с водородом нами выполнено комплексное физикохимическое исследование взаимодействия с водородом ИМС [.пМдг, LnMgз,
Ьп21|7, Еп;М$и, ЬпМд(2 (Ьп-Еа, Се, Рг, N6, Ег, УЪ) и сплавов систем [1g-Ln. 1g-Ca-М (М-А1, Си, Zn> №, Се), ?-Еа-Се, 4g-Ln-Al (1л1 - Ьа, Се, Мш, ферроцерий), Мд-Ьп-N1 (Ьп - Эс, У, Се, Мга) с использованием методов РФА, ДТА, оптической и электронной микроскопии, калориметрии.
Все ИМС из системы Ln-Mg при относительно невысоких температурах претерпевают распад в атмосфере водорода с образованием бинарных гидридов (табл.8). В общем виде реакцию взаимодействия водорода с ИМС магния и РЗМ можно записать следующим образом [17, 24];
ЬпМ§„ ЬлНз-х + М§ —> ЬпНз.я + МвНз
По данным послойного РФА и металлографии на первом этапе реакция протекает на небольшой глубине образца, распространяется по границам зерен, вдоль которых происходит выделение игольчатых кристаллов гидрида лантана. На втором этапе, также по границам зерен, реакционная зона распространяется в глубь образца.