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

    Последние выполненные заказы

    Хочешь уникальную работу?

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

    Лидия К.
    4.5 (330 отзывов)
    Образование высшее (2009 год) педагог-психолог (УрГПУ). В 2013 году получено образование магистр психологии. Опыт преподавательской деятельности в области психологии ... Читать все
    Образование высшее (2009 год) педагог-психолог (УрГПУ). В 2013 году получено образование магистр психологии. Опыт преподавательской деятельности в области психологии и педагогики. Написание диссертаций, ВКР, курсовых и иных видов работ.
    #Кандидатские #Магистерские
    592 Выполненных работы
    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
    Татьяна Б.
    4.6 (92 отзыва)
    Добрый день, работаю в сфере написания студенческих работ более 7 лет. Всегда довожу своих студентов до защиты с хорошими и отличными баллами (дипломы, магистерские ди... Читать все
    Добрый день, работаю в сфере написания студенческих работ более 7 лет. Всегда довожу своих студентов до защиты с хорошими и отличными баллами (дипломы, магистерские диссертации, курсовые работы средний балл - 4,5). Всегда на связи!
    #Кандидатские #Магистерские
    138 Выполненных работ
    Андрей С. Тверской государственный университет 2011, математический...
    4.7 (82 отзыва)
    Учился на мат.факе ТвГУ. Любовь к математике там привили на столько, что я, похоже, никогда не перестану этим заниматься! Сейчас работаю в IT и пытаюсь найти время на... Читать все
    Учился на мат.факе ТвГУ. Любовь к математике там привили на столько, что я, похоже, никогда не перестану этим заниматься! Сейчас работаю в IT и пытаюсь найти время на продолжение диссертационной работы... Всегда готов помочь! ;)
    #Кандидатские #Магистерские
    164 Выполненных работы
    Виктор В. Смоленская государственная медицинская академия 1997, Леч...
    4.7 (46 отзывов)
    Имеют опыт грамотного написания диссертационных работ по медицине, а также отдельных ее частей (литературный обзор, цели и задачи исследования, материалы и методы, выв... Читать все
    Имеют опыт грамотного написания диссертационных работ по медицине, а также отдельных ее частей (литературный обзор, цели и задачи исследования, материалы и методы, выводы).Пишу статьи в РИНЦ, ВАК.Оформление патентов от идеи до регистрации.
    #Кандидатские #Магистерские
    100 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
    Катерина М. кандидат наук, доцент
    4.9 (522 отзыва)
    Кандидат технических наук. Специализируюсь на выполнении работ по метрологии и стандартизации
    Кандидат технических наук. Специализируюсь на выполнении работ по метрологии и стандартизации
    #Кандидатские #Магистерские
    836 Выполненных работ
    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
    Мария А. кандидат наук
    4.7 (18 отзывов)
    Мне нравится изучать все новое, постоянно развиваюсь. Могу написать и диссертацию и кандидатскую. Есть опыт в различных сфера деятельности (туризм, экономика, бухучет... Читать все
    Мне нравится изучать все новое, постоянно развиваюсь. Могу написать и диссертацию и кандидатскую. Есть опыт в различных сфера деятельности (туризм, экономика, бухучет, реклама, журналистика, педагогика, право)
    #Кандидатские #Магистерские
    39 Выполненных работ

    Другие учебные работы по предмету

    Модифицирование поверхности полученного с помощью аддитивной технологии титанового сплава Ti-6Al-4V
    📅 2021 год
    🏢 Национальный исследовательский Томский политехнический университет (ТПУ)
    Изучение процессов термостимулированного и неравновесного выхода изотопов водорода из Pd, Ni, Pt, Zr, Ti
    📅 2021 год
    🏢 Национальный исследовательский Томский политехнический университет (ТПУ)