Page 53 - Zmist-n4-2015

ОЦК фазы, присутствует фаза Лавеса (C14). При этом поведение твердого раст-
вора при гидрировании такое же, как и сосуществующей с ним фазы Лавеса.
Авторы работ [7, 8], изучая процессы гидрирования интерметаллидов, уста-
новили, что лучшие кинетические и сорбционные параметры присущи сплавам, в
которых с фазой Лавеса сосуществовал ОЦК твердый раствор, характеризую-
щийся стабильностью образованных гидридов и кинетикой реакции, практически
идентичной интерметаллидам. Они предложили новую концепцию создания
сплавов с высокой водородной емкостью – “Laves phase-related BCC solid solution”.
В наших предыдущих исследованиях было доказано, что при использовании
в качестве аккумуляторов водорода эвтектических сплавов на основе системы
Ti–Zr–Mn, состоящих из ОЦК твердого раствора b-(Ti, Zr, Mn) с высокой водо-
родной емкостью и фазы Лавеса (Ti, Zr)Mn 2–х с приемлемыми для эксплуатации
рабочими температурами и легкостью активации поверхности, существенно уве-
личивается сорбционная емкость и улучшаются кинетические и термодинамичес-
кие параметры процессов гидрирования и дегидрирования благодаря совмести-
мости преимуществ каждой из фаз [9–11]. При этом сорбционная емкость как
b-твердого раствора, так и фазы Лавеса (Ti, Zr)Mn 2–х в составе эвтектики больше,
нежели при их индивидуальном гидрировании в этих же условиях. Изучая наво-
дороживание эвтектического сплава Ti 0,475Zr 0,3Mn 0,225, обнаружили, что при дав-
лении водорода 0,5 МРа без предварительной термообработки при комнатной
температуре можно получить гидрид с максимальной емкостью 2,62 mass.%
(62,6 at.%) [9].
Сорбционные свойства эвтектических сплавов также удается улучшить ле-
гированием как фазы Лавеса, так и ОЦК твердого раствора (b-фазы). Установле-
но [12, 13], что в системе Ti–V можно получить гидриды с повышенной сорбци-
онной емкостью, а по данным работ [14–16], легирование ванадием улучшает
сорбционные свойства интерметаллидов системы Ті–Zr–Mn. Учитывая, что вана-
дий является b-стабилизатором для титановых сплавов, а с цирконием образует
фазу Лавеса типа АВ 2, при частичной замене компонентов эвтектического сплава
на основе системы Ті–Zr–Mn предполагали его распределение между составляю-
щими эвтектики, а в интерметаллидах – замещение как компонента А, так и В.
Однако при исследовании сорбционных свойств четырехкомпонентных ли-
тых эвтектических сплавов Ті–Zr–Mn–V возможность их гидрирования при ком-
натной температуре и давлении водорода ~0,6 МРа, как для исходной эвтектики
Тi 47,5Zr 30Mn 22,5, не подтвердилась. Очевидно, для инициации активного поглоще-
ния водорода при комнатной температуре необходима некая критическая объем-
ная доля интерметаллида на поверхности образца, а при нарушении соотношения
долей фаз вследствие легирования ванадием гидрирование при данных парамет-
рах оказалось невозможным.
Исследованием влияния ванадия на структуру и фазовый состав эвтектичес-
кого сплава установили, что при отжиге происходит коагуляция эвтектики со
значительным укрупнением зерен фазовых составляющих [17]. Поэтому опти-
мизация параметров предварительной термической обработки этих сплавов пер-
спективна для увеличения сорбционной емкости и улучшения кинетических па-
раметров гидрирования.
Цель данного исследования - установить влияние термической обработки на
водородную емкость и кинетику процессов сорбции и десорбции четырехкомпо-
нентных эвтектических сплавов (Ti, Zr, V)–(Mn,V).
Материалы и методы. При выборе составов четырехкомпонентных эвтек-
тических сплавов (Ti, Zr, V)–(Mn, V) за основу взяли эвтектический сплав
47,5Ti–30Zr–22,5Mn (здесь и далее составы сплавов приведены в at.%). Принцип

52