Page 31 - Zmist-n4-2015

пружна енергія, накопичена в пресованих
зразках, є меншою, тому подібних проце-
сів під час нагрівання спресованих части-
нок гідриду титану не виявили. Мікротрі-
щини в об’ємі зразків гідриду цирконію,
спричинені цим ефектом, перешкоджають
досягненню під час спікання значень гус-
тини, близьких до теоретичних, але цей
негативний вплив можна мінімізувати. За-
безпечити потрібну густину можна двома
шляхами: використовуючи менші за роз-
мірами частинки гідриду цирконію (40 mm
Рис. 2. Дилатометричні криві під час і менше), через що зменшуються розміри
нагрівання спресованих порошків мікротріщин і пустот між частинками, які
гідриду цирконію (1), гідриду легко залікувати з досягненням високих
титану (2) [7] і суміші ZrH 2 + TiH 2 (3). температур; або додаючи до гідриду цир-
Швидкість нагрівання 7°С/min.
конію порошки гідриду титану (рис. 2),
Fig. 2. Dilatometric heating curves ніобію або олова під час синтезу відповід-
of ZrH 2 (1), TiH 2 (2) [7] compacts них сплавів.
and compacted ZrH 2 + TiH 2 (3) blend. Під час попередніх порівняльних екс-
Heating rate 7°C/min. периментів спікання при 1250°С порошків
гідриду цирконію та цирконію однакової
дисперсності виявили, що, використовуючи гідридний порошок, вдається досяг-
ти вищої густини спеченого з нього технічно чистого цирконію, ніж коли вжива-
ти звичайний (ненаводнений) порошок цирконію. Густина зразків технічно чис-
3
того цирконію, отриманого спіканням гідриду, 6,33…6,36 g/сm (тобто більше
98% від теоретичного значення), а після спікання порошку цирконію – лише
3
6,20 g/сm (96,8%). Отже, водень активує спікання гідриду цирконію так само, як
і гідриду титану [7]. Причини цього такі: активація дифузії через збільшення
дефектності кристалічної структури внаслідок фазового перетворення ZrH 2 ® Zr
і об’ємних ефектів зі зниженням концентрації водню, а також підвищеної кон-
центрації рівноважних вакансій навіть за незначного вмісту водню в кристалічній
ґратці різних металів [11].
Оскільки водень з гідриду цирконію десорбує при температурах, на 150…
200°С вищих, ніж для гідриду титану, то його позитивний вплив на систему по-
рошкових частинок залишається за вищих температур, що пришвидшує дифузій-
ні процеси, які визначають спікання і хімічну гомогенізацію гетерогенної порош-
кової системи.
Перевагу порошку гідриду цирконію над порошком цирконію підтверджено
під час синтезу сплаву 60Zr–40Ti. Сплав, отриманий спіканням скомпактованої
суміші двох гідридів, володів хімічною і мікроструктурною однорідністю та по-
мітно вищою густиною (~98…98,5% від теоретичного значення) в усьому інтер-
валі тисків компактування 320…960 МРа (рис. 3), ніж сплав, одержаний спікан-
ням в аналогічних умовах суміші цирконію з порошком гідриду титану. Отже,
разом використовуючи порошки двох гідридів, можна посилити позитивний вплив
водню на процеси спікання і забезпечити однорідну мікроструктуру сплавів.
Слід підкреслити, що вміст водню в спечених металах і сплавах знижувався
нижче гранично допустимого рівня як для титану (0,01%), так і цирконію
(0,005%), становлячи ~0,003%, що дає можливість уникати “водневої крихкості”.
Водень, який виходить з кристалічної ґратки на поверхню металів у високоактив-
ному атомарному стані, має суттєво вищий потенціал для очищення металів від
низки домішок, ніж водень у звичайному молекулярному стані. Зокрема, доведе-

30