Анотація до роботи:

Мохун С.В. Взаємозв’язок структури і дифузійних параметрів водню у гідридотвірних матеріалах (V, Nb, Ta, Dd-Fe-B). – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.02.01 – матеріалознавство.– Луцький державний технічний університет, Луцьк, 2008.

Проаналізовано методики визначення коефіцієнту дифузії водню в металах на основі рішення рівнянь законів Фіка. Для встановлення цієї характеристики в гідридотвірних матеріалах за високих температур вибрали метод проникання водню крізь металеві мембрани. Для розрахунку коефіцієнта дифузії водню в області помірних та кімнатних температур застосовували методики, які базуються на зміні електроопору металів за наводнення. Їх основою є пропорційність між зміною електроопору і концентрацією втіленого водню: () = Q(), де –константа пропорційності, Q – кількість водню у зразку. При цьому електроопір , як і концентрації водню в зразку, змінюється за експоненційною залежністю. Можливості їх застосування розглянуті на прикладі гідридотвірних металів V групи (Nb, V, Ta).

Встановлено, що незалежно від температури і способу наводнення коефіцієнти дифузії водню в металах V групи, розраховані за зміною електроопору на початковій стадії насичення, коли справджуються закони Фіка, описуються єдиною експоненційною залежністю і для – твердого розчину водню, і в області існування гідридних фаз. На основі отриманих значень D водню і відомої розчинності S за співвідношенням Р = SD вперше розрахована воднева проникність танталу в широкому інтервалі температур (20-1000 ⁰С).

Проведено вивчення впливу процесу ГДДР на структуру і фазовий склад промислових магнітних сплавів системи Dd-Fe-B. У вихідному стані ці сплави крім основної феромагнітної фази Dd₂Fe₁₄B містить додаткову парамагнітну фазу Dd_1,1Fe₄B₄ . Показано, що після проведення ГДДР вихідна структура сплаву відновлюється, маючи покращені гомогенність і фізико-хімічні властивості. При цьому наявні в сплаві домішкові фази розсмоктуються і в його структурі спостерігається існування областей чистої фази Dd₂Fe₁₄B і цієї ж фази, збагаченої РЗМ, з розміром зерен порядку 0,5 мкм. Таким чином, застосування водню, як технологічного середовища у процесі хіміко-термічної обробки сплавів системи Dd-Fe-B дозволяє цілеспрямовано змінити їх фазово-структурний стан і покращити експлуатаційні характеристики виготовлених з них постійних магнітів. Вперше встановлено, що воднева обробка (механохімічний помел у водні і процес ГДДР), збільшуючи об’ємний вміст фази Dd₂Fe₁₄B, на 25% підвищує підіймальну силу магнітів.

Вперше запропонована методика наближеної оцінки коефіцієнту дифузії водню в порошкових гідридотвірних матеріалах на основі дослідження процесу сорбції-десорбції водню. Показано, що в сплавах системи Dd-Fe-B на початковій стадії наводнення за кімнатних температур D водню знаходиться в межах (1-2)10^-5 м²/с і зростає після водневої обробки у три рази.

На основі проведених досліджень показано взаємозв’язок коефіцієнта дифузії водню зі структурою та експлуатаційними характеристиками сплавів системи Dd-Fe-B, що дозволило запропонувати визначення D водню в порошках гідридотвірних матеріалів як експрес-методику прогнозування зміни їх фізико-хімічних властивостей.

Отримані результати використовуються при виготовленні компактних постійних магнітів зі сплавів системи Dd-Fe-B на фірмі “Експромаг” (м. Дніпродзержинськ, Україна).

У дисертації запропоновано новий підхід до вирішення наукової задачі, яка полягає у розробці методики оцінки дифузійних параметрів водню та встановленні їх взаємозв’язку зі зміною фазово-структурного стану гідридотвірних матеріалів (твердотільних та порошкових) у процесі наводнення.

1. Розроблено методичні підходи до вивчення дифузійних параметрів водню у гідридотвірних матеріалах, які ґрунтуються на визначенні коефіцієнта дифузії водню за зміною фізичних властивостей і кінетики сорбції-десорбції водню та розрахунку водневої проникності Р за відомою розчинністю S на основі співвідношення P = SD.

2. Вперше встановлено, що незалежно від способу наводнення металів V групи (газова фаза, середовище електроліту) на початковій стадії процесу справджуються закони Фіка, що дозволяє визначати коефіцієнт дифузії водню в області існування гідридних фаз.

3. Вперше методами проникання та розрахунку на основі отриманих в роботі значень D водню встановлена воднева проникність танталу в інтервалі температур 20 – 1000 С.

4. Показано, що воднева обробка сплавів системи Dd-Fe-B (механохімічний помел та процес ГДДР) приводить до їх гомогенізації і покращення на 24-25 % магнітних характеристик (намагніченості та підіймальної сили).

5. Вперше запропонована методика і розраховано коефіцієнт дифузії водню в порошкових гідридотвірних матеріалах. Показано, що в сплавах системи Dd-Fe-B D водню знаходиться в межах (1-2)10^-5 м²/с і зростає після водневої обробки у три рази.

6. Встановлена кореляція між зміною коефіцієнта дифузії водню і структурою та властивостями гідридотвірних матеріалів, що дозволяє запропонувати вимірювання D водню як експрес-методику прогнозування зміни магнітних характеристик після різного виду хіміко-термічної обробки.

7. Отримані результати використовуються при виготовленні постійних магнітів на основі сплавів системи Dd-Fe-B на фірмі «Експромаг» (м. Дніпродзержинськ, Україна).

Публікації автора:

1. Зміна температури Кюрі сплаву Н36 за сумісної дії вуглецю та водню / П.Басістий, Ю.Бачинський, С.Мохун, В.Чорний // Вісник Тернопільського держ. техн. ун-ту.- 2003.- т.8.- №1.- С. 126-133.

2. Hydrogen permeability over the joint weld of the low-activation Cr12Mn20W and 10Cr9WVA steels with oxide coating films/ V.V.Fedorov, E.V.Dyomina, L.I.Ivanov, T.M.Zasadnyy, S.V.Mohun, M.D.Prusakova, N.A.Vinogradova // 11 Internat. Conf. on Fusion Reactor Materials.- Kyoto, Japan.- 2003.- p. 27.

3. Tritium permeability over joint weld of the low activated steels for reactor application / V.V.Fedorov, E.V.Dyomina, L.I.Ivanov, T.M.Zasadnyy, S.V.Mohun, M.D.Prusakova, N.A.Vinogradova // 7 Internat. Conf. on Tritium Science and Technology.- Baden-Baden, Germany.- 2004.- p. 172.

4. Мохун С.В., Басістий П.В., Бачинський Ю.Г. Вплив анізотропії на магнітострикцію феромагнітних сплавів системи Fe-V-Co // Матеріали XIХ наук.-техн. конф. молодих науковців і спеціалістів ФМІ НАН України (КМН-2005).- Львів, 2005.- С. 49-50.

5. Interaction of the alloy based on SmCo₅ compound with hydrogen at pressures 0,1-0,66 MPa / I.I. Bulyk, V.I.Markovych, S.V.Mohun, A.M.Trostianchyn // Proc. XI Internat. Conf. “Hydrogen Materials Science and Chemistry of Carbon Nanomaterials”. - Ukraine, 2005.- p. 264-265.

6. Вплив анізотропії вальцювання та термічної обробки у водні на магнетострикцію сплаву К50Ф2 / Ю.Г.Бачинський, С.В.Мохун, Р.І.Іваницький, Я.П.Замора, В.А.Прокопюк, В.В.Федоров // Фіз.-хім. механіка матеріалів.- 2007.- №5.- С. 100 -102.

7. Вплив умов наводнювання на коефіцієнт дифузії водню в металах V групи / Ю.Г.Бачинський, С.В.Мохун, В.А.Прокопюк, М.І.Цибуляк // Труды V Международ. конф. по водородной обработке материалов «ВОМ-2007».- Донецьк, 2007.- С. 671-674.

8. Визначення дифузійних параметрів водню в металах V групи (V, Nb, Ta) / С.В. Мохун, Р.І. Іваницький, М.І. Цибуляк, В.А. Прокоп’юк, Я.П. Замора // Hауковi нотатки Луцького держ. техн. ун-ту.- 2007.- Випуск 20. - С. 315-320.

9. Мохун С.В. Вплив водневої обробки на розмір частинок порошку постійних магнітів системи Dd-Fe-B // Вісник Тернопільського держ. техн. ун-ту.- 2007.- - №2.- С. 62-65.

10. Оптимізація умов хіміко-термічної обробки гідридоутворюючих матеріалів на основі визначення в них коефіцієнта дифузії водню / В.В.Федоров, І.І.Булик, А.М.Тростянчин, С.В.Мохун // Hауковi нотатки Луцького держ. техн. ун-ту.- 2007.- Випуск 20. - С. 522-527.