Page 32 - Zmist-n4-2015

но відновлення ним оксиду титану на поверхні частинок гідриду титану з утво-
ренням водяної пари, яка виділяється з пресованих порошків [7, 8], через що
вміст кисню в спечених титанових сплавах знижується. Внаслідок впливу водню
вміст кисню в різних спечених титанових сплавах становив 0,13…0,20% [8], що
допустимо для титану (0,2%). Оскільки активність цирконію до кисню вища, ніж
титану, питання очищення гідриду цирконію атомарним воднем від поверхневого
оксиду дискусійне, але під час нагрівання останнього також одночасно із десорб-
цією водню виділяється водяна пара. Це свідчить, що в будь-якому випадку во-
день, що виділяється з гідриду цирконію, дещо очищатиме інші, крім цирконію,
компоненти суміші. Не зважаючи на те, що вміст кисню в спечених сплавах цир-
конію був у межах 0,20…0,30% (тобто вищий, ніж у сплавах титану), він є порів-
нянним з допустимими нормами для деяких цирконієвих сплавів (гранична допу-
стима межа від 0,09…0,16 [12] до 0,25…0,3%, [13]).

Рис. 3. Вплив типу порошків на густину
скомпактованих за різних тисків зразків
(1 – ZrH 2 + TiH 2 ; 2 – Zr + TiH 2 ) та сплаву
60Zr–40Ti, отриманого їх спіканням
при 1250°C (3 – ZrH 2 + TiH 2 ; 4 – Zr + TiH 2 ).
Fig. 3. Influence of powder types on green
density of powder compacts
(1 – ZrH 2 + TiH 2 ; 2 – Zr + TiH 2 )
and density of 60Zr–40Ti alloy sintered
at 1250°C (3 – ZrH 2 + TiH 2 ; 4 – Zr + TiH 2 ).
Враховуючи перевагу гідриду цирконію над порошком цирконію в активації
дифузійних процесів під час спікання і формування сплавів, далі досліджували
винятково порошок гідриду цирконію. З його допомогою синтезували два бінарні
сплави – Zr–1Nb та Zr–1,5Sn, кожен з яких мав свої особливості. Однорідна
структура першого формується лише твердофазним шляхом і залежить від ніо-
бію, дифузійне розчинення частинок якого в цирконії до температур, нижчих від
1000°С, практично не фіксували. За неперервного нагрівання (швидкість
10°С/min) гетерогенної системи частинок гідриду цирконію і ніобію хімічна го-
могенізація розвивається при температурах ~1250°С, тобто за суттєво вищих, ніж
інтервал десорбції водню, і помітно ніобій дифундує вже в практично повністю
дегідровану цирконієву матрицю. Через повільне дифузійне розчинення його час-
тинок в цирконієвій матриці досягти повної хімічної однорідності під час синтезу
сплаву Zr–1Nb складно. Для цього використовують дисперсні частинки ніобію (із
середнім розміром, суттєво меншим 100 mm) та тривалі (не менше 4 h) витримки
при температурі не нижче 1250°С, що дає можливість сформувати однорідний
матеріал (рис. 4а) з густиною 99% від теоретичного значення.
Навпаки, під час синтезу сплаву (Zr–1,5Sn) забезпечити його хімічну одно-
рідність не так складно, проте важливо досягнути низького об’ємного вмісту пор.
Частинки олова в стартовій порошковій суміші плавляться при 231°С, що спри-
чиняє мікроструктурну еволюцію під час нагрівання ще до температур десорбції
водню. Тому початкові етапи формування сплаву з такої суміші відбуваються в
присутності рідкої фази. На наступних стадіях нагрівання з тією ж швидкістю
10°С/min система гомогенізується досить швидко і одночасно з десорбцією вод-
ню. Вже при 550°С рідке олово повністю взаємодіє з продуктами часткового
дегідрування гідриду, при цьому утворюється низка твердих інтерметалідних фаз
Zr–Sn з високими точками плавлення, а на місці крапель олова з’являються пус-
тоти, розміри яких порівнянні з його вихідними частинками. Отже, вже на почат-

31