Диффузия водорода и влияние водорода на мартенситные превращения в двойных сплавах на основе TiNi

Кабдылкаков, Ержан Аскарулы Отделение экспериментальной физики (ОЭФ)
Бесплатно
В избранное
Работа доступна по лицензии Creative Commons:«Attribution» 4.0

В работе был определен коэффициент диффузии водорода в двойных сплавах на основе TiNi из профиля распределения водорода в мартенситной (B19’) и в аустенитной (B2) фазе, исследовано влияния водорода и последующее длительное старение на температуру мартенситных превращений, и исследовано изменения состояния атомов водорода при диффузионном перераспределении водорода в двойных сплавах на основе TiNi.

Введение…………………………………………………………………………………………… 16
Глава 1. Литературный обзор ……………………………………………………………. 19
1.1 Диаграмма состояний, фазовые переходы в двойных сплавах на
основе TiNi ………………………………………………………………………………………………….. 19
1.2 Влияние водорода на температуру мартенситных преврашений в в
двойных сплавах на основе TiNi ………………………………………………………………….. 24
1.3 Диффузия водорода в двойных сплавах на основе TiNi ………………… 28
1.3. Законы Фика. Решение уравнений диффузии ………………………………. 37
1.4 Термодесорбционный анализ водорода в двойных сплавах на основе
TiNi …………………………………………………………………………………………………………….. 39
Глава 2. Постановка задачи. Материалы и методика эксперимента ……. 50
2.1. Постановка задачи ……………………………………………………………………… 50
2.2 Объект исследования …………………………………………………………………… 51
2.3 Электролитическое насыщение водородом ………………………………….. 54
2.3 Спектрометр тлеющего разряда PROFILER 2 ………………………………. 55
2.4 Методика температурной резистометрии …………………………………….. 58
2.5 Методика исследование состояния атомов водорода методом
термодесорбционной спектроскопии на автоматизированном комплексе Gas
Reaction Controller LPB ………………………………………………………………………………… 60
Глава 3. Результаты и обсуждение …………………………………………………….. 62
3.1 Измерение профиля распределения водорода в образцах сплавов
Ti49,8Ni50,2. (ат.%) и Ti49,3Ni50,7 (ат.%) ……………………………………………………………… 62
3.2 Влияние водорода на мартенситные превращения в двойных сплавах
на основе никелида титана …………………………………………………………………………… 67
3.2.1 Влияние диффузионного перераспределения водорода на
мартенситные превращения в двойных сплавах на основе TiNi …………………….. 67
3.2.2 Возможный механизм влияния водорода на температуры
мартенситных превращений в сплавах на основе никелида титана ……………….. 71
3.3 Исследование состояния атомов водорода в наводороженных
образцах сплава Ti49,1Ni50,9 (ат.%) …………………………………………………………………. 73
3.4 Определение энергии связи водорода в Ti49,1Ni50,9 ………………………… 76
Глава 4. Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и
ресурсосбережение………………………………………………………………………………………. 80
4.1 Потенциальные потребители исследования………………………………….. 80
4.2 Анализ конкурентных технических решений с позиции
ресурсоэффективности и ресурсосбережения……………………………………………….. 80
4.3 SWOT-анализ………………………………………………………………………………. 82
4.4 Инициация проекта ……………………………………………………………………… 84
4.5 План проекта ………………………………………………………………………………. 85
4.6 Бюджет научного исследования …………………………………………………… 87
4.7 Реестер рисков проекта ……………………………………………………………….. 94
4.8 Оценка сравнительной эффективности исследования …………………… 95
Выводы к разделу……………………………………………………………………………… 99
5.1 Правовые и организационные вопросы обеспечения безопасности 100
5.2.1 Вредные производственные факторы, связанные с аномальными
микроклиматическими параметрами воздушной среды на местонахождении
работающего ……………………………………………………………………………………………… 104
5.2.2 Вредные производственные факторы, связанные с
электромагнитными полями перменного характера ……………………………………. 105
5.2.3 Вредные производственные факторы, связанные с акустическими
колебаниями в производственной среде ……………………………………………………… 107
5.2.4 Вредные производственные факторы, связанные со световой
средой ……………………………………………………………………………………………………….. 108
5.3 Выявление опасных факторов проектируемой производственной
среды …………………………………………………………………………………………………………. 111
5.3.1 Повышенное значение напряжения в электрической цепи,
замыкание которой может произойти через тело человека ………………………….. 111
5.3.2 Пожаровзрывоопасность …………………………………………………………. 113
5.4 Организационные мероприятия обеспечения безопасности ………… 115
5.5 Экологическая безопасность ……………………………………………………… 115
5.6 Защита в чрезвычайных ситуациях …………………………………………….. 116
Выводы к разделу……………………………………………………………………………. 117
Заключение …………………………………………………………………………………….. 118
Список литературы …………………………………………………………………………. 119
Приложение А ………………………………………………………………………………… 127

Сплав никелида титана TiNi широко используется в промышленности и
в медицине благодаря эффекту памяти формы и свойству сверхэластичности.
Сплавы на основе никелида титана нашли свое применение в медицине в
качестве различных имплантов в организме человека и ортодонтичесих
проволок [1,2]. В процессе эксплуатации в организме человека и в процессе
изготовления, изделия из сплавов на основе TiNi подвергаются влиянию
водорода. При этом происходит химическое разрушение защитной оксидной
плёнки на поверхности имплантов с последующим проникновением атомов
водорода в приповерхностный слой. В дальнейшем происходит его диффузия
вглубь материала и, в зависимости от концентрации атомов водорода и степени
перераспределения внутри cплава происходит деградация эффекта
сверхэластичности и хрупкое разрушение материалов.
В литературе имеются ряд исседований по определению коэффициента
диффузии водорода в сплавах на основе TiNi [3-10]. Однако авторы этих работ
не учитывают зависимость коэффициента диффузии водорода от структурно
фазового состояния TiNi. В работе [4] показано, что в сплаве Pd47Ti50Cr3 при
термоупругом мартенситном превращении (МП) B2B19 коэффициент
диффузии водорода уменьшается в пять раз. Также стоит отметить, что в работе
[11] показано, что после насыщения водородом сплава TiNi, мартенситные
преврашения, которое является причиной эффекта памяти формы и
сверхэластичности, подавляются с увелечением времени после
наводораживание (старение). Авторы предполагают что это связано с
перераспределением водорода в сплаве и изменением состояния, в котором
находится водород. Данные по исследованию изменения состояния водорода в
сплавах на основе TiNi при длительном старении отсутсвтуют.
В ряде работ [12-26] проводится термодесорбцинная спектроскопия
(ТДС) водорода в сплавах TiNi. В этих работах, спектры ТДС водорода в TiNi
изменяются с увеличением времени после наводораживания, и с изменением
фазового состояния, при котором находился TiNi во время наводораживания.
Таким образом, цель данной работы – определить коэффициент
диффузии водорода в сплавах на основе TiNi в мартенситной (B19’) и
аустенитной (B2) фазах, изучить влияние водорода на температуры МП
B2B19, и исследовать изменение состояния водорода при диффузионном
перераспределении водорода в двойных сплавах на основе TiNi.
Для достижения данной цели необходимо решить следующие задачи:
 Определить при комнатной температуре значение коэффициента
диффузии водорода в двойных сплавах на основе TiNi из профиля
распределения водорода в мартенситной (B19’) и аустенитной (B2) фазах.
 Исследовать влияние водорода на температуры и
последовательность мартенситных преврашений для двойных сплавов на
основе TiNi методом температурной резистометрии.
 Определить состояния атомов водорода в сплавах на основе TiNi
после электролитического наводораживания, и последующего старения
методом термодесорбционной спектроскопии.
На защиту выносятся следующие положения:
1. Коэффициент диффузии водорода в двойных сплавах на основе
TiNi в мартенситной B19` фазе в три раза меньше, чем в аустенитной В2 фазе
2. Перераспределение водорода при длительном старении при
комнатной температуре после электролитического наводороживания в В2 фазе
в сплаве Ti49,3Ni50,7 (aт.%) приводит к заполнению межузельных состояний в В2
решетке атомами водорода и вызывает подавление МП B2B19 в объёме
материала за счет уменьшения термодинамического стимула и приводит к
развитию предмартенситных явлений. После наводороживания в B19` фазе в
сплаве Ti49,8Ni50,2 (aт.%) и последующего длительного старения температуры
МП B2B19 не изменяются.
3. В наводороженных образцах сплава Ti49,1Ni50,9 (aт.%), не
подвергнутых старению существует два состояния атомов водорода, однако
после диффузионного перераспределении водорода остаётся только одно
состояние с энергией связи 0,32 эВ, предположительно связанное с
энергетически стабильными состояниями атомов междоузельного водорода.

В результате исследований были получены следующие результаты:
1. Сравнением с модельными профилями распределения водорода
определён коэффициент диффузии водорода DH в В2 и В19 фазах при
комнатной температуре. В аустенитной В2 фазе значения DH в три раза выше,
чем в маретнситной В19 фазе. DH равняется значению Dаустенит= 9,0˟10-15 м2/с и
Dмартенсит = 3,0˟10-15 м2/с
2. После электролитического наводораживания в состоянии аустенита
и длительного старения в сплаве Ti49,3Ni50,7 наблюдается подавления МП
В2B19 в объёме материала
3. После электролитического наводораживания в состоянии
мартенсита и длительного старения в сплаве Ti49,8Ni50,2 не наблюдается
подавления МП В2B19
4. После электролитического наводораживания в сплаве Ti49,1Ni50,9
наблюдается два состояния атомов водорода. Это состояния, которое в
литературе относят атомам водорода находящиеся в междоузельных позициях
и атомам водорода находящиеся в различных дефектах
5. После электролитического наводораживания и длительного
старения сплава Ti49,1Ni50,9 имеется только одно состояния атомов водорода, с
энергией связи 0,32 эВ, которое предположительно связано с устойчивыми
состояниями междоузельного водорода и воможно с дефектными состояниями
атомов водорода.

Заказать новую

Лучшие эксперты сервиса ждут твоего задания

от 5 000 ₽

Не подошла эта работа?
Закажи новую работу, сделанную по твоим требованиям

    Нажимая на кнопку, я соглашаюсь на обработку персональных данных и с правилами пользования Платформой

    Хочешь уникальную работу?

    Больше 3 000 экспертов уже готовы начать работу над твоим проектом!

    Анна С. СФ ПГУ им. М.В. Ломоносова 2004, филологический, преподав...
    4.8 (9 отзывов)
    Преподаю англ язык более 10 лет, есть опыт работы в университете, школе и студии англ языка. Защитила кандидатскую диссертацию в 2009 году. Имею большой опыт написания... Читать все
    Преподаю англ язык более 10 лет, есть опыт работы в университете, школе и студии англ языка. Защитила кандидатскую диссертацию в 2009 году. Имею большой опыт написания и проверки (в качестве преподавателя) контрольных и курсовых работ.
    #Кандидатские #Магистерские
    16 Выполненных работ
    Юлия К. ЮУрГУ (НИУ), г. Челябинск 2017, Институт естественных и т...
    5 (49 отзывов)
    Образование: ЮУрГУ (НИУ), Лингвистический центр, 2016 г. - диплом переводчика с английского языка (дополнительное образование); ЮУрГУ (НИУ), г. Челябинск, 2017 г. - ин... Читать все
    Образование: ЮУрГУ (НИУ), Лингвистический центр, 2016 г. - диплом переводчика с английского языка (дополнительное образование); ЮУрГУ (НИУ), г. Челябинск, 2017 г. - институт естественных и точных наук, защита диплома бакалавра по направлению элементоорганической химии; СПХФУ (СПХФА), 2020 г. - кафедра химической технологии, регулирование обращения лекарственных средств на фармацевтическом рынке, защита магистерской диссертации. При выполнении заказов на связи, отвечаю на все вопросы. Индивидуальный подход к каждому. Напишите - и мы договоримся!
    #Кандидатские #Магистерские
    55 Выполненных работ
    Егор В. кандидат наук, доцент
    5 (428 отзывов)
    Здравствуйте. Занимаюсь выполнением работ более 14 лет. Очень большой опыт. Более 400 успешно защищенных дипломов и диссертаций. Берусь только со 100% уверенностью. Ск... Читать все
    Здравствуйте. Занимаюсь выполнением работ более 14 лет. Очень большой опыт. Более 400 успешно защищенных дипломов и диссертаций. Берусь только со 100% уверенностью. Скорее всего Ваш заказ будет выполнен раньше срока.
    #Кандидатские #Магистерские
    694 Выполненных работы
    Анна В. Инжэкон, студент, кандидат наук
    5 (21 отзыв)
    Выполняю работы по экономическим дисциплинам. Маркетинг, менеджмент, управление персоналом. управление проектами. Есть опыт написания магистерских и кандидатских диссе... Читать все
    Выполняю работы по экономическим дисциплинам. Маркетинг, менеджмент, управление персоналом. управление проектами. Есть опыт написания магистерских и кандидатских диссертаций. Работала в маркетинге. Практикующий бизнес-консультант.
    #Кандидатские #Магистерские
    31 Выполненная работа
    Александра С.
    5 (91 отзыв)
    Красный диплом референта-аналитика информационных ресурсов, 8 лет преподавания. Опыт написания работ вплоть до докторских диссертаций. Отдельно специализируюсь на повы... Читать все
    Красный диплом референта-аналитика информационных ресурсов, 8 лет преподавания. Опыт написания работ вплоть до докторских диссертаций. Отдельно специализируюсь на повышении уникальности текста и оформлении библиографических ссылок по ГОСТу.
    #Кандидатские #Магистерские
    132 Выполненных работы
    Анна Н. Государственный университет управления 2021, Экономика и ...
    0 (13 отзывов)
    Закончила ГУУ с отличием "Бухгалтерский учет, анализ и аудит". Выполнить разные работы: от рефератов до диссертаций. Также пишу доклады, делаю презентации, повышаю уни... Читать все
    Закончила ГУУ с отличием "Бухгалтерский учет, анализ и аудит". Выполнить разные работы: от рефератов до диссертаций. Также пишу доклады, делаю презентации, повышаю уникальности с нуля. Все работы оформляю в соответствии с ГОСТ.
    #Кандидатские #Магистерские
    0 Выполненных работ
    Вики Р.
    5 (44 отзыва)
    Наличие красного диплома УрГЮУ по специальности юрист. Опыт работы в профессии - сфера банкротства. Уровень выполняемых работ - до магистерских диссертаций. Написан... Читать все
    Наличие красного диплома УрГЮУ по специальности юрист. Опыт работы в профессии - сфера банкротства. Уровень выполняемых работ - до магистерских диссертаций. Написание письменных работ для меня в удовольствие.Всегда качественно.
    #Кандидатские #Магистерские
    60 Выполненных работ
    Екатерина Д.
    4.8 (37 отзывов)
    Более 5 лет помогаю в написании работ от простых учебных заданий и магистерских диссертаций до реальных бизнес-планов и проектов для открытия своего дела. Имею два об... Читать все
    Более 5 лет помогаю в написании работ от простых учебных заданий и магистерских диссертаций до реальных бизнес-планов и проектов для открытия своего дела. Имею два образования: экономист-менеджер и маркетолог. Буду рада помочь и Вам.
    #Кандидатские #Магистерские
    55 Выполненных работ
    Анна Александровна Б. Воронежский государственный университет инженерных технол...
    4.8 (30 отзывов)
    Окончила магистратуру Воронежского государственного университета в 2009 г. В 2014 г. защитила кандидатскую диссертацию. С 2010 г. преподаю в Воронежском государственно... Читать все
    Окончила магистратуру Воронежского государственного университета в 2009 г. В 2014 г. защитила кандидатскую диссертацию. С 2010 г. преподаю в Воронежском государственном университете инженерных технологий.
    #Кандидатские #Магистерские
    66 Выполненных работ

    Другие учебные работы по предмету

    Менеджер онлайн в Telegram Написать