научная статья по теме КОРРЕЛЯЦИЯ ФАЗОВ ЫХ ПРЕВРАЩЕНИЙ С КОНЦЕНТРАЦИОННОЙ ЗАВИСИМОСТЬЮ ПАРАМЕТРОВ РЕШЕТКИ ТВЁРДОГО РАСТВОРА ВНЕДРЕНИЯ TIN XH Y Комплексное изучение отдельных стран и регионов

Текст научной статьи на тему «КОРРЕЛЯЦИЯ ФАЗОВ ЫХ ПРЕВРАЩЕНИЙ С КОНЦЕНТРАЦИОННОЙ ЗАВИСИМОСТЬЮ ПАРАМЕТРОВ РЕШЕТКИ ТВЁРДОГО РАСТВОРА ВНЕДРЕНИЯ TIN XH Y»

NONRENEABLE ENERGY

АТОМНАЯ ЭНЕРГЕТИКА

ATOMIC ENERGY

ТЕРМО- И РАДИАЦИОННО-СТИМУЛИРОВАННЫЕ ФАЗОВЫЕ ПРЕВРАЩЕНИЯ В СПЛАВАХ ВНЕДРЕНИЯ

THERMO- AND RADIATION-STIMULATED PHASE TRANSFORMATION IN ALLOYS INCORPORATED

Статья поступила в редакцию 31.03.15. Ред. per. № 2214 The article has entered in publishing office 31.03.15. Ed. reg. No. 2214

УДК 539.27

КОРРЕЛЯЦИЯ ФАЗОВЫХ ПРЕВРАЩЕНИЙ С КОНЦЕНТРАЦИОННОЙ ЗАВИСИМОСТЬЮ ПАРАМЕТРОВ РЕШЕТКИ ТВЕРДОГО РАСТВОРА ВНЕДРЕНИЯ TiNxHy

И. Хидирое, В.В. Гетманский, С.Дж. Рахманов, И.Л. Эргашее*

Институт ядерной физики АН Республики Узбекистан

Узбекистан 100214, Ташкент, ул. Бобура, 14Б-57 тел.: 8-10-998712-289-34-64; e-mail: khidirov@inp.uz * Каршинский Государственний университет Узбекистан 731100, г. Карши, ул. Кучабог, 17 тел.: +99-891-215-59-82

doi: 10.15518/isjaee. 2015.07.005 Заключение совета рецензентов: 09.04.15 Заключение совета экспертов: 16.04.15 Принято к публикации: 23.04.15

B работе изучена концентрационная зависимость параметров решетки твердого раствора внедрения TiNxH0,20 (х = 0,12 - 0,50). Установлена нелинейная концентрационная зависимость параметров базисной гексагональной решетки в исследованной области концентрации азота: она претерпевает перегиб в двух местах и состоит из трех частей, что свидетельствует об изменении характера межатомной силы взаимодействия атомов. Обнаружена корреляция между концентрационной зависимостью параметров решетки твердого раствора внедрения и фазовыми превращениями, протекающими при низкотемпературном отжиге.

Ключевые слова: параметр решетки, твердый раствор внедрения TiNxH020, концентрационная зависимость фазовых превращений, корреляция.

PHASE TRANSFORMATION CORRELATION WITH THE CONCENTRATION DEPENDENCE OF THE LATTICE PARAMETERS OF TiNxHy SOLID SOLUTION

I. Khidirov, V.V. Getmanskiy, S.J. Rakhmanov, I.A. Ergaschev*

Institute of Nuclear Physics Uzbekistan Academy of Sciences 14E-57 Bobur Str., Tashkent, 100214 Uzbekistan Republic ph.: 8-10-998712-289-34-64; e-mail: khidirov@inp.uz

*Karshi State University 17 Kuchabog Str., Karshi, 731100 Uzbekistan Republic ph.: +99-891-215-59-82

№ 07 (171) Международный научный журнал

L^mJ 1 \ Н ЕЕ " 20 14 ) «Альтернативная энергетика и экология»

2015 © Научно-технический центр «TATA», 2015

Referred 09 April 2015 Received in revised form 16 April 2015 Accepted 23 April 2015

The paper studies the concentration dependence of the lattice parameters of the TiNxH0.2o interstitial solid solution (x = 0.12 - 0.50) and establishes the nonlinear concentration dependence of the parameters of basic hexagonal lattice in the investigated area of nitrogen concentrations. This one bends in two places and consists of three parts that testifies to change of the character of interatomic interaction force. The paper detects the correlation between the concentration dependence of the lattice parameters of the solid solution and phase transformations taking place in low-temperature annealing.

Keywords: lattice parameter, TiNxH020 interstitial solid solution, concentration dependence, phase transformation, correlation.

Сведения об авторе: д-р физ.-мат. наук, профессор, заведующий лабораторией структурных Хидиров И. превращений в твердых телах Института ядерной

КЫШтоу I. физики АН РУ, Институт ядерной физики АН

РУз.

Образование: Ташкентский государственный педагогический университет им. Низами (1969).

Область научных интересов: водородное материаловедение и водородная энергетика, аккумулирование водорода в кристаллах, структурные фазовые превращения в сплавах внедрения (в карбидах, нитридах и гидридах металлов).

Публикации: более 200 статьей, 3 монографии, 4 патента.

Information about the author: DSc (physics and mathematics) (1998), professor (2007), Head of the laboratory of the Structural Transformations in Solids States of the Institute of Nuclear Physics of Uzbekistan Academy of Sciences, Institute of Nuclear Physics of Uzbekistan AS.

Education: Tashkent State Pedagogical University (1969).

Research area: hydrogen materials science and hydrogen energy, storage of hydrogen in crystals, structural phase transitions in interstitial alloys (carbides, nitrides, hydrides of metals).

Publications: more than 200 articles, 3 monograph, 4 patents.

M, - G -'м1

с о

Сведения об авторе: старший научный со-Гетманский В.В. трудник Института ядерной физики АН РУз.

ОеШатЫу У.У. Образование: Ташкентский электро-

технический институт связи (1982).

Область научный интересов: водородное материаловедение и водородная энергетика, аккумулирование водорода в кристаллах, автоматизация экспериментов.

Публикации: более 30 статей.

Information about the author: Senior Researcher, Institute of Nuclear Physics of Uzbekistan AS.

Education: Tashkent Electrotechnical Institute of Communications (1982).

Research area: hydrogen materials science and hydrogen energy, storage of hydrogen in crystals, automation of experiments.

Publications: more than 30 articles.

Введение

Высокая температура плавления, малый удельный вес, высокая прочность, коррозионная стойкость во многих агрессивных средах и морской воде сделали титан почти универсальным и необходимым материалом для многих конструкций в различных отраслях техники [1]. Титан и сплавы на его основе и в настоящее время не потеряли свое практическое значение.

Как известно, водород - одна из самых вредных примесей в титане, которую трудно устранить, и не может служить легирующим для него элементом, поэтому устранение вредного влияния водорода на свойства титана имеет большое значение. Одним из таких методов является вакуумный отжиг титана и его сплавов. В некоторых случаях влияние водорода нейтрализуют, связывая его в фазы более стабильные, чем простые гидриды титана: нитридогидриды

и карбогидриды и др. Они отличаются более высокой стабильностью, чем двойные гидриды титана [1]. В связи с этим представляет интерес исследование структурных характеристик и свойств этих сплавов.

Анализ данных литературы [2-5] показывает, что в твердом растворе внедрения ТМхНу при различных концентрациях азота и фиксированной концентрации водорода наблюдается ряд фазовых превращений при понижении температуры (Т < 1 000 0С), что может свидетельствовать об изменении межатомных сил взаимодействия в зависимости от концентрации азота. Если это так, то данное изменение должно сказываться на характере концентрационной зависимости параметров решетки. Цель настоящей работы -установить концентрационную зависимость параметров решетки твердого раствора внедрения Т1ЧхНу и корреляцию между ней и фазовыми превращениями в области гомогенности твердого раствора внедрения.

N

№ 07 (171 > Международный научный журнал

L^mJ 1 \ Ü BE " 2015 ' «Альтернативная энергетика и экология» 2015 © Научно-технический центр «TATA», 2015

Невозобновляемая энергетика. Атомная энергетика. Термо- и радиационно-стимулированные фазовые превращения.

Экспериментальная часть

Для этой цели были определены параметры решетки образцов твердого раствора внедрения Т11ЧхНу с концентрацией атомов азота 0,12 < х < 0,50. Концентрации атомов водорода в образцах имели близкие значения в пределах ошибки их определения методом химического анализа (около 5 %) ив среднем составляли у и 0,20. Синтез осуществляли методом самораспространяющегося высокотемператур-

ного синтеза [6] из порошков Т марки ПТМ, содержащего 0,35 мас. % водорода в атмосфере азота. Концентрации атомов неметаллов в сплавах определили методом химического анализа. Согласно результатам рентгенофазового анализа, образцы относятся к гексагональной сингонии (а-фаза, пространственная группа - п. г. Р63/штс), являются однофазными и однородными по составу. На рис. 1 представлена рентгенограмма твердого раствора внедрения ТЮ0,40Н0,20.

Рис. 1. Рентгенограмма твердого раствора внедрения TiN0,40H0,20 Fig. 1. X-ray photograph of the TiN040H020 interstitial solid solution

На рис. 2 представлена концентрационная зависимость параметров решетки образцов [6]. Как видно, она имеет нелинейный характер. Для всех составов отношение параметров решетки с/а в пределах ошибки определения остается постоянным: с/а г 1,61. По-видимому, это можно объяснить тем, что атомы азота и водорода в решетке а-Т создают упругое изотропное напряжение по всем направлениям, как в решеточном газе. Нелинейную концентрационную зависимость параметров решетки можно объяснить изменением характера межатомных сил взаимодействия в области гомогененности твердого раствора. Как видно на рис. 2, концентрационная зависимость параметров решетки претерпевает перегиб в двух местах и состоит из трех частей.

Рис. 2. Зависимость параметров решетки а и с твердого раствора TiNxHy от концентрации азота. Вертикальные штрихи показывают концентрационные границы изменения а и с. Касательные штрихи показывают изменение хода

концентрационной зависимости а и с Fig. 2. The dependence of the lattice a and c parameters of TiNxHy interstitial solid solution from nitrogen concentration.

Vertical dotted lines show the concentration boundaries of a and c parameters change. Tangents dotted lines show the variation of the concentration dependence of a and c

№ 07 (171) Международный научный журнал Г-1"! > 1 \ Н ЕЕ " 20 14 ) «Альтернативная энергетика и экология»

2015 © Научно-технический центр «TATA», 2015

Часть I (в интервале 0,12 < х < 0,23) соответствует образованию ближнего порядка с положительным параметром в первой координационной сфере (#1 = 0,098 > 0), который был определен в [2]. Часть II (интервал 0,23 < х < 0,26) соответствует следующим фазовым превращениям: беспорядок (а-фаза)

-> а-фаза с ближним порядком (дг <

»1170K

0) ^

»1020K

»870 K

-> дальний порядок (а'-фаза)

■> распад (а'-фаза + у-фаза), которые наблюдались в [3]. В этой части параметр ближнего порядка в первой координационной сфере имеет отрицательное значение (д = -0,061 [2]). Часть III (в интервале 0,26 < х < 0,50) соответствует фазовому пе-

/ г л, ч V «1070-970К . ,

реходу: порядок (а'-фаза) <-> порядок (у-

фаза), который был обнаружен в [3]. Интересно отмет

Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.

Показать целиком