Вплив заміни Кобальту Ванадієм на умови взаємодії у системі Sm₂(Co,V)₁₇–H₂

Методами диференційної термічної та Рентґенової фазової аналіз досліджено фазові перетворення у стопах Sm₂Co₁₆,₈₁V₀,₁ ₉, Sm₂Co₁₆,₄₃V₀,₅₇ та Sm₁,₆Co₁₆,₇₇V₀,₅₇ під час звичайного та солід-гідрування, диспропорціонування (ГД) за тиску водню у 1,5–4,2 МПа та температури до 950°C....

Full description

Saved in:

Bibliographic Details
Date:	2017
Main Authors:	Булик, І.І., Пилат, М.В.
Format:	Article
Language:	Ukrainian
Published:	Інститут металофізики ім. Г.В. Курдюмова НАН України 2017
Series:	Металлофизика и новейшие технологии
Subjects:	Дефекты кристаллической решётки
Online Access:	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/123467
Tags:	Add Tag No Tags, Be the first to tag this record!
Journal Title:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Cite this:	Вплив заміни Кобальту Ванадієм на умови взаємодії у системі Sm₂(Co,V)₁₇–H₂ / І.І. Булик, М.В. Пилат // Металлофизика и новейшие технологии. — 2017. — Т. 39, № 3. — С. 323-335. — Бібліогр.: 34 назв. — укр.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-123467
record_format	dspace
spelling	nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-1234672025-02-09T17:47:16Z Вплив заміни Кобальту Ванадієм на умови взаємодії у системі Sm₂(Co,V)₁₇–H₂ Влияние замены кобальта на ванадий на условия взаимодействия в системе Sm₂(Co,V)₁₇–H₂ Influence of Substitution of Cobalt for the Vanadium on Interaction Conditions in Sm₂(Co,V)₁₇–H₂ System Булик, І.І. Пилат, М.В. Дефекты кристаллической решётки Методами диференційної термічної та Рентґенової фазової аналіз досліджено фазові перетворення у стопах Sm₂Co₁₆,₈₁V₀,₁ ₉, Sm₂Co₁₆,₄₃V₀,₅₇ та Sm₁,₆Co₁₆,₇₇V₀,₅₇ під час звичайного та солід-гідрування, диспропорціонування (ГД) за тиску водню у 1,5–4,2 МПа та температури до 950°C. Методами дифференциального термического и рентгеновского фазового анализов исследованы фазовые превращения в сплавах Sm₂Co₁₆,₈₁V₀,₁ ₉, Sm₂Co₁₆,₄₃V₀,₅₇ и Sm₁,₆Co₁₆,₇₇V₀,₅₇ при обычном и солид-гидрировании, диспропорционировании (ГД) под давлением водорода 1,5–4,2 МПа и при температуре до 950°C. Phase transformations in the Sm₂Co₁₆,₈₁V₀,₁ ₉, Sm₂Co₁₆,₄₃V₀,₅₇ and Sm₁,₆Co₁₆,₇₇V₀,₅₇ alloys are investigated by means of the differential thermal and X-ray phase analyses during conventional and solid hydrogenation, disproportionation (HD) treatment under hydrogen pressure of 1.5–4.2 МPа and temperature up to 950°C. 2017 Article Вплив заміни Кобальту Ванадієм на умови взаємодії у системі Sm₂(Co,V)₁₇–H₂ / І.І. Булик, М.В. Пилат // Металлофизика и новейшие технологии. — 2017. — Т. 39, № 3. — С. 323-335. — Бібліогр.: 34 назв. — укр. 1024-1809 DOI: 10.15407/mfint.39.03.0323 PACS: 64.70.kd, 75.50.Cc, 75.50.Tt, 75.50.Vv, 75.50.Ww, 81.07.Bc, 81.70.Pg https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/123467 uk Металлофизика и новейшие технологии application/pdf Інститут металофізики ім. Г.В. Курдюмова НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Ukrainian
topic	Дефекты кристаллической решётки Дефекты кристаллической решётки
spellingShingle	Дефекты кристаллической решётки Дефекты кристаллической решётки Булик, І.І. Пилат, М.В. Вплив заміни Кобальту Ванадієм на умови взаємодії у системі Sm₂(Co,V)₁₇–H₂ Металлофизика и новейшие технологии
description	Методами диференційної термічної та Рентґенової фазової аналіз досліджено фазові перетворення у стопах Sm₂Co₁₆,₈₁V₀,₁ ₉, Sm₂Co₁₆,₄₃V₀,₅₇ та Sm₁,₆Co₁₆,₇₇V₀,₅₇ під час звичайного та солід-гідрування, диспропорціонування (ГД) за тиску водню у 1,5–4,2 МПа та температури до 950°C.
format	Article
author	Булик, І.І. Пилат, М.В.
author_facet	Булик, І.І. Пилат, М.В.
author_sort	Булик, І.І.
title	Вплив заміни Кобальту Ванадієм на умови взаємодії у системі Sm₂(Co,V)₁₇–H₂
title_short	Вплив заміни Кобальту Ванадієм на умови взаємодії у системі Sm₂(Co,V)₁₇–H₂
title_full	Вплив заміни Кобальту Ванадієм на умови взаємодії у системі Sm₂(Co,V)₁₇–H₂
title_fullStr	Вплив заміни Кобальту Ванадієм на умови взаємодії у системі Sm₂(Co,V)₁₇–H₂
title_full_unstemmed	Вплив заміни Кобальту Ванадієм на умови взаємодії у системі Sm₂(Co,V)₁₇–H₂
title_sort	вплив заміни кобальту ванадієм на умови взаємодії у системі sm₂(co,v)₁₇–h₂
publisher	Інститут металофізики ім. Г.В. Курдюмова НАН України
publishDate	2017
topic_facet	Дефекты кристаллической решётки
url	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/123467
citation_txt	Вплив заміни Кобальту Ванадієм на умови взаємодії у системі Sm₂(Co,V)₁₇–H₂ / І.І. Булик, М.В. Пилат // Металлофизика и новейшие технологии. — 2017. — Т. 39, № 3. — С. 323-335. — Бібліогр.: 34 назв. — укр.
series	Металлофизика и новейшие технологии
work_keys_str_mv	AT bulikíí vplivzamínikobalʹtuvanadíêmnaumovivzaêmodííusistemísm2cov17h2 AT pilatmv vplivzamínikobalʹtuvanadíêmnaumovivzaêmodííusistemísm2cov17h2 AT bulikíí vliâniezamenykobalʹtanavanadijnausloviâvzaimodejstviâvsistemesm2cov17h2 AT pilatmv vliâniezamenykobalʹtanavanadijnausloviâvzaimodejstviâvsistemesm2cov17h2 AT bulikíí influenceofsubstitutionofcobaltforthevanadiumoninteractionconditionsinsm2cov17h2system AT pilatmv influenceofsubstitutionofcobaltforthevanadiumoninteractionconditionsinsm2cov17h2system
first_indexed	2025-11-29T00:09:34Z
last_indexed	2025-11-29T00:09:34Z
_version_	1850081260832030720
fulltext	ДЕФЕКТЫ КРИСТАЛЛИЧЕСКОЙ РЕШЁТКИ PACS numbers: 64.70.kd, 75.50.Cc, 75.50.Tt, 75.50.Vv, 75.50.Ww, 81.07.Bc, 81.70.Pg Вплив заміни Кобальту Ванадієм на умови взаємодії у системі Sm2(Co,V)17–H2 І. І. Булик, М. В. Пилат Фізико-механічний інститут ім. Г. В. Карпенка НАН України, вул. Наукова, 5, 79060 Львів, Україна Методами диференційної термічної та Рентґенової фазової аналіз дослі- джено фазові перетворення у стопах Sm2Co16,81V0,19, Sm2Co16,43V0,57 та Sm1,66Co16,77V0,57 під час звичайного та солід-гідрування, диспропорціону- вання (ГД) за тиску водню у 1,5–4,2 МПа та температури до 950°C. Вста- новлено, що заміна частини Кобальту на Ванадій сповільнює ініційовані воднем фазові перетворення. Феромагнетна фаза зі структурою типу Th2Zn17 під тиском водню у 3,0 МПа і за температури у 700°C за умов зви- чайного ГД починає диспропорціонувати, а за умов солід-ГД — повністю диспропорціонує впродовж 1 год на SmH2±x та дві поліморфні модифікації кобальту: ht-Co і rt-Co. Ключові слова: магнетні матеріяли, стопи Sm2Co17, Ванадій, леґування, гідрування, диспропорціонування, фазові перетворення. Phase transformations in the Sm2Co16.81V0.19, Sm2Co16.43V0.57 and Sm1.66Co16.77V0.57 alloys are investigated by means of the differential thermal and X-ray phase analyses during conventional and solid hydrogenation, dis- proportionation (HD) treatment under hydrogen pressure of 1.5–4.2 МPа and temperature up to 950°C. The slowdown of hydrogen-induced phase transformations due to partial substitution of cobalt for the vanadium is de- termined. The ferromagnetic phase with the Th2Zn17-type structure starts to Corresponding author: Ihor Ivanovych Bulyk E-mail: bulyk@ipm.lviv.ua Karpenko Physico-Mechanical Institute, N.A.S. of Ukraine, 5 Naukova Str., 79060 Lviv, Ukraine Please cite this article as: I. I. Bulyk and M. V. Pylat, Influence of Substitution of Cobalt for the Vanadium on Interaction Conditions in Sm2(Co, V)17–H2 System, Metallofiz. Noveishie Tekhnol., 39, No. 3: 323–335 (2017) (in Ukrainian), DOI: 10.15407/mfint.39.03.0323. Ìеталлоôиз. новейøие технол. / Metallofiz. Noveishie Tekhnol. 2017, т. 39, № 3, сс. 323–335 / DOI: 10.15407/mfint.39.03.0323 Îттиски доступнû непосредственно от издателя Фотокопирование разреøено только в соответствии с лицензией  2017 ÈМФ (Èнститут металлофизики им. Г. В. Курдюмова ÍÀÍ Óкраинû) Íапечатано в Óкраине. 323 mailto:bulyk@ipm.lviv.ua 324 І. І. БÓЛÈК, М. В. ПÈЛÀТ disproportionate during conventional HD and disproportionates completely on SmH2±x and two polymorphic cobalt structures (ht-Co and rt-Co) during solid HD with 1 h treatment under hydrogen pressure of 3.0 MPa at 700°C. Key words: magnetic materials, Sm2Co17-based alloys, vanadium, alloying, hydrogenation, disproportionation, phase transformations. Методами дифференциального термического и рентгеновского фазового анализов исследованû фазовûе превращения в сплавах Sm2Co16,81V0,19, Sm2Co16,43V0,57 и Sm1,66Co16,77V0,57 при обûчном и солид-гидрировании, дис- пропорционировании (ГД) под давлением водорода 1,5–4,2 МПа и при температуре до 950°C. Óстановлено, что замещение части кобальта на ва- надий замедляет инициированнûе водородом фазовûе превращения. Фер- ромагнитная фаза со структурой типа Th2Zn17 под давлением водорода 3,0 МПа и при температуре 700°C во время обûчного ГД начинает диспро- порционировать, а во время солид-ГД в течение 1 ч полностью диспропор- ционирует на SmH2±x и две полиморфнûе модификации кобальта: ht-Co и rt-Co. Ключевые слова: магнитнûе материалû, сплавû Sm2Co17, ванадий, леги- рование, гидрирование, диспропорционирование, фазовûе превращения. (Отримано 28 липня 2017 р.) 1. ВСТУП Дисперсність мікроструктури матеріялів кардинально впливає на їхні властивості. Зокрема текстуровані нанокомпозити — стопи, які складаються із суміøі нанозерен магнетом’якої та магнетотвер- дої фаз, можна віднести до магнетних матеріялів нового покоління [1, 2]. Виготовлені з них магнети матимуть питому магнетну енер- гію, значно вищу, ніж сучасні. Феромагнетні нанокомпозити при- вертають інтерес дослідників через їх важливе практичне значен- ня. Сталі магнети, серед інøого, є складниками електродвигунів екологічно безпечного наземного та, в майбутньому, повітряного транспорту, ґенераторів вітрових електростанцій [3]. Îдним із перспективних способів наноструктурування феромаг- нетних матеріялів на основі сполук рідкісноземельний метал– перехідний метал є водневе оброблення. Його фізична основа — іні- ційовані воднем фазові перетворення, а саме, диспропорціонування і рекомбінування, які відбуваються під час перебігу процесу під на- звою гідрування, диспропорціонування, десорбування, рекомбіну- вання — ГДДР [4]. ГДДР застосовують для здрібнення мікрострук- тури стопів до дисперсности у ≅ 0,3 мкм і виготовлення компози- ційних магнетів. Досліджують можливість застосування ГДДР для вторинного перероблення спечених магнетів, вилучених з пристро- їв, які відпрацювали свій ресурс [5]. ВПЛÈВ ЗÀМІÍÈ КÎБÀЛЬТÓ ВÀÍÀДІЄМ ÍÀ ÓМÎВÈ ВЗÀЄМÎДІЇ Ó Sm2(Co,V)17–H2 325 Íадзвичайно важливо, що øляхом ГДДР можна здрібнювати мі- кроструктуру стопів до нанорівня. Так показано, що із застосуван- ням так званого комбінованого способу водневого оброблення — помелу у водні, для попереднього здрібнення мікроструктури, та ГДДР — у феромагнетних стопах формують мікроструктуру з роз- міром зерен від 40 нм, що приводить до підвищення коерцитивної сили пороøків [6, 7]. Детальне вивчення стопів, оброблених таким чином, дозволило встановити механізм керування дисперсністю мікроструктури. Він ґрунтується на залежності розмірів зерен ре- комбінованого стопу від дисперсности продуктів диспропорціону- вання [8]. Îднак, після комбінованого водневого оброблення стопи мають неоптимальний фазовий склад (суміø фаз SmCo5 та Sm2Co7), їх мікроструктура неоднорідна і наноструктурована лиøе частково, а розмір зерен лежить у діяпазоні 40–140 нм [6–8]. Îптимізувати фазовий склад стопів та гомогенізувати їх мікроструктуру можна øляхом підвищення температури кінцевого етапу оброблення, або збільøення його тривалости. При цьому зерна мікроструктури ви- ростуть і матеріял не буде наноструктурованим. Тому необхідно до- лучити додаткові чинники, які б запобігали росту зерен. Îдним із них є леґування додатковими елементами, які спричиняють здріб- нення мікроструктури. Вивченню впливу леґування на магнетні властивості стопів на основі сполуки Sm2Co17 присвячена велика кількість робіт [9–21]. Вводять додаткові елементи, найперøе, з метою підвищення коер- цитивної сили. Встановлено залежність основних магнетних пара- метрів — коерцитивної сили, температури Кюрі, магнетного моме- нту насичення — від природи та кількости леґувальної доміøки [22]. Так, заміна до 1 ат./ф.од. (≅ 5,3 ат.%) Кобальту на Титан, Ва- надій, Цирконій, Гафній приводить до зниження температури Кюрі на 50–180°C, магнетний момент насичення знижується на ≅ 15%, а поле анізотропії підвищується на 15–45 кЕ (≅ 23–70%) [22]. Леґування цими ж елементами, зокрема, Цирконієм, Титаном, Гафнієм, Ванадієм, розглядають як методу одержання високодис- персної евтектики Sm2(Co,T)17/(Co,T), необхідної для створення на- нокомпозитів [23]. Мета роботи — вивчити вплив леґування Ванадієм на умови дис- пропорціонування стопів Sm2(Co,V)17 у водні. 2. МЕТОДИКА ЕКСПЕРИМЕНТУ Вивчали стопи складу Sm2Co16,81V0,19, Sm2Co16,43V0,57 та Sm1,66Co16,77V0,57, витоплені з вихідних компонентів із чистотою не нижче 99,5% мас. в електродуговій печі в атмосфері арґону. Вміст самарію в øихті перевищував стехіометричний на 2% мас. Викори- стовували диференційну термічну аналізу (ДТÀ) та залежність тис- 326 І. І. БÓЛÈК, М. В. ПÈЛÀТ ку водню від температури під час гідрування, диспропорціонування (ГД) [24]. Швидкість нагрівання дорівнювала 5°C/хв., øвидкість охолоджування — не контрольована. Взаємодію у системі Smx(Co,V)17–H2 досліджували за умов звичайного та солід ГДДР [25]. Початковий тиск водню вибрано на основі даних про особливо- сті ГДДР у стопі Sm2Co17, згідно з якими остання сполука повністю диспропорціонує в водні під тиском у 3,0 МПа [26]. Íайвищий по- чатковий тиск водню дорівнював ≅ 4,2 MПа, найвища температура — 950°C. Рентґенову фазову аналізу (РФÀ) виконували за дифрак- тограмами, знятими на дифрактометрі ДРÎÍ-2.0 (FeKα-випромі- нення). Фази ідентифікували за допомогою програми PowderCell [27], періоди кристалічних ґратниць фаз визначали за допомогою програми FullProf [28]. 3. ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНІ РЕЗУЛЬТАТИ 3.1. Дані диференційної термічної аналізи про взаємодію у системі Smx(Co,V)17–H2 За даними ДТÀ, одержаними під час нагрівання литих стопів Smx(Co,V)17 (x = 1,66 і 2) у водні під початковим тиском у 3,0 МПа, виявлено три теплові ефекти. Перøий — екзотермічне гало в тем- пературному діяпазоні від 70 до 400°C, на якому є пік за температу- ри 330–385°C. Другий ефект теж екзотермічний, з піком за темпе- ратури 660–670°C, третій — ендотермічний, з піком за температури 915–920°C. Типову криву ДТÀ, разом із кривою зміни тиску водню, наведено на рис. 1. Як видно з рисунка, тиск водню підвищується лінійно лиøе до температури ≅ 200°C. Далі øвидкість підвищення тиску зменøується. Плавний характер зниження øвидкости зміни тиску водню вказує на низьку øвидкість взаємодії стопу з воднем як під час утворення гідриду на основі фази зі структурою типу Th2Zn17 (температура ≅ 200°C), так і під час утворення гідриду сама- рію внаслідок диспропорціонування цієї фази (температура ≥ 600°C). 3.2. РФА стопу Sm2Co16,81V0,19, що взаємодіє з воднем Ó вихідному стопі домінує фаза зі структурою типу Th2Zn17 (рис. 2, а). Íагрівання його у водні під тиском 3,0 МПа до 550°C (вище ни- зькотемпературного гало; рис. 1) приводить до утворення гідриду Sm2Co16,81V0,19Hx. Взаємодія стопу з воднем за температури у 950°C та тиску у 3,0 МПа (звичайний ГД) заверøується повним розпадом (диспропо- рціонуванням) фази зі структурою типу Th2Zn17 на гідрид самарію ВПЛÈВ ЗÀМІÍÈ КÎБÀЛЬТÓ ВÀÍÀДІЄМ ÍÀ ÓМÎВÈ ВЗÀЄМÎДІЇ Ó Sm2(Co,V)17–H2 327 та кобальт (табл. 1, рис. 2, б). Óтворюються дві поліморфні модифі- кації кобальту, домінує високотемпературна з кубічною симетрією. Îскільки сполука Sm2Co17 диспропорціонує у водні за температури ≅ 670°C [26], то припустили, що низькоінтенсивний пік при 660°C (рис. 1) утворився внаслідок диспропорціонування стопу Sm2Co16,81V0,19. РФÀ, проведеним за температури 700°C, підтверди- ли, що реакція диспропорціонування розпочинається (табл. 1). За цих умов трохи більøе чверті стопу диспропорціонує на гідрид са- марію та дві поліморфні модифікації кобальту. Підтвердивøи величину температури диспропорціонування ле- ґованого стопу, подальøі дослідження проводили за умов солід ГДДР, коли водень подавали за підвищеної температури для запо- бігання утворення гідриду на основі фази зі структурою типу Th2Zn17 і збереження механічної цілісности матеріялу. Систему Sm2Co16,81V0,19–H2 гріли до температури 700°C. Після взаємодії з воднем за умов солід-ГД за тиску у 3,0 МПа бі- льøе третини стопу залиøається не диспропорціонованим (табл. 1, рис. 2, в). Якщо тривалість реакції збільøити до 1 год (витримали стоп 1 год при 700°C у водні під тиском 3,0 МПа), то більøість стопу (≅ 85% мас.) диспропорціонує на гідрид самарію та високотемпера- турну модифікацію кобальту (табл. 1, рис. 2, г). За тих самих умов — Т = 700°C, τ = 1 год, але вищого тиску водню — 4,2 МПа — Рис. 1. Криві зміни сигналу ДТÀ та тиску водню під час звичайного ГД у системі Sm2Co16,81V0,19–Í2. Fig. 1. The curves of changes of both DTA-signal and hydrogen pressure dur- ing conventional HD in the Sm2Co16.81V0.19–Í2 system. 328 І. І. БÓЛÈК, М. В. ПÈЛÀТ стоп повністю диспропорціонує (табл. 1, рис. 2, д). Кількість низь- котемпературної поліморфної модифікації кобальту rt-Co більøа, ніж ht-Co. 3.3. РФА стопу Sm2Co16,43V0,57, що взаємодіє з воднем Для вивчення впливу кількости леґувального Ванадію на умови Рис. 2. Дифрактограми литого стопу Sm2Co16,81V0,19 (а) і продуктів його вза- ємодії з воднем після звичайного ГД (3,0 МПа, 950°C) — (б) та солід ГД: 3,0 МПа, 700°C, 0 год — (в), 3,0 МПа, 700°C, 1 год — (г), 4,2 МПа, 700°C, 1 год — (д); «ст.т. Th2Zn17» — структурний тип Th2Zn17. Fig. 2. XRD patterns of both as-cast Sm2Co16.81V0.19 alloy (а) and products of its interaction with hydrogen after conventional HD (3.0 MPa, 950°C)—(б) and solid HD: 3.0 MPa, 700°C, 0 h—(в), 3.0 MPa, 700°C, 1 h—(г), 4.2 MPa, 700°C, 1 h—(д); ‘ст.т. Th2Zn17’—Th2Zn17-type structure. ВПЛÈВ ЗÀМІÍÈ КÎБÀЛЬТÓ ВÀÍÀДІЄМ ÍÀ ÓМÎВÈ ВЗÀЄМÎДІЇ Ó Sm2(Co,V)17–H2 329 ГДДР досліджували взаємодію з воднем стопу складу Sm2Co16,43V0,57 за тих самих умов, що і для попереднього складу. За даними РФÀ, у вихідному стопі домінує фаза зі структурою типу Th2Zn17 (табл. 1). Під час звичайного ГД за тиску водню у 3,0 МПа та температури 700°C стоп починає диспропорціонувати на гідрид самарію та дві поліморфні модифікації кобальту (табл. 1). Після підвищення тем- ператури до 950°C реакція заверøується, а крім гідриду самарію, виявлено лиøе високотемпературну модифікацію кобальту (табл. 1). ТАБЛИЦЯ 1. Óмови взаємодії з воднем стопів SmxCo17−yVy при x = 1,7 і 2, y = 0,19 і 0,57, її продукти та їх кристалографічні характеристики. TABLE 1. Interaction conditions of SmxCo17−yVy alloys with hydrogen for x = 1.7, 2 and y = 0.19, 0.57, its products and their crystallographic character- istics. Режим оброблення Фаза Вміст фази, % мас. Параметри ґратниці, Å ГД PH2, МПа, надл. Tmax, °C τ, год a с 1 2 3 4 5 6 7 8 Вихідний Sm2Co16,81V0,19 ст.т. Th2Zn17 100 8,397(4) 12,234(9) ГД 30 950 – SmH2±x ht-Co rt-Co 13,2 76,3 10,5 5,411(4) 3,547(3) 2,513(1) – – 4,059(7) ГД 30 700 – ст.т. Th2Zn17 SmH2±x ht-Co rt-Co 73,4 2,8 10,4 14,4 8,401(7) 5,365(4) 3,550(1) 2,510(1) 12,240(4) – – 4,068(5) С ГД 30 700 – ст.т. Th2Zn17 SmH2±x ht-Co rt-Co 37,6 10,9 38,7 12,8 8,407(1) 5,410(4) 3,548(3) 2,515(1) 12,241(5) – – 4,034(1) С ГД 30 700 1 ст.т. Th2Zn17 SmH2±x ht-Co 14,5 14,6 70,9 8,432(3) 5,398(8) 3,547(5) 12,177(2) – – С ГД 42 700 1 SmH2±x ht-Co rt-Co 14,9 37,3 47,8 5,378(5) 3,546(9) 2,511(5) – – 4,074(3) Вихідний Sm2Co16,43V0,57 ст.т. Th2Zn17 100 8,412(1) 12,198(4) ГД 30 700 – ст.т. Th2Zn17 SmH2±x ht-Co rt-Co 75,7 2,9 11,0 10,4 8,410(5) 5,363(2) 3,549(8) 2,512(8) 12,242(4) – – 4,063(3) 330 І. І. БÓЛÈК, М. В. ПÈЛÀТ За умов солід-ГД (С-ГД — solid HD) за тиску водню у 3,0 МПа та температури 700°C стоп починає диспропорціонувати (табл. 1). Іде- нтифіковано дві модифікації кобальту та виявлено сліди гідриду самарію. Îскільки недиспропорціонованої фази багато, то ще один аналіз вмісту фаз у стопі виконали після його взаємодії з воднем за 700°C тривалістю 1 год під тиском у 4,2 МПа. Якісно склад продук- тів диспропорціонування аналогічний, а кількість вихідної фази становить трохи більøе чверті складу (табл. 1). Продовження таблиці 1. Continuation of Table 1. 1 2 3 4 5 6 7 8 ГД 30 950 – SmH2±x ht-Co 18,7 81,3 5,404(9) 3,549(9) – – С ГД 30 700 – ст.т. Th2Zn17 SmH2±x ht-Co rt-Co 61,5 сліди 20,7 17,8 8,420(6) – 3,547(9) 2,521(5) 12,228(6) – – 4,020(6) С ГД 42 700 1 ст.т. Th2Zn17 SmH2±x ht-Co rt-Co 26,0 9,0 27,2 37,8 8,464(1) 5,364(9) 3,548(8) 2,513(2) 12,239(6) – – 4,071(3) Вихідний Sm1,66Co16,77V0,57 ст.т. Th2Zn17 rt-Co ht-Co 67,8 14,9 17,3 8,407(3) 2,511(2) 3,54862 12,173(8) 4,065(7) – ГД 15 950 – ст.т. Th2Zn17 SmH2±x ht-Co rt-Co 36,1 3,8 45,2 14,9 8,467(1) 5,468(4) 3,549(8) 2,518(7) 12,224(2) – – 4,042(5) ГД 30 700 – ст.т. Th2Zn17 SmH2±x ht-Co rt-Co 40,6 2,7 24,4 32,3 8,435(5) 5,365(2) 3,547(9) 2,514(3) 12,239(8) – – 4,081(4) ГД 30 950 – SmH2±x ht-Co rt-Co 8,8 72,5 18,7 5,438(5) 3,553(9) 2,514(6) – – 4,079(2) С ГД 30 700 – ст.т. Th2Zn17 SmH2±x ht-Co rt-Co 54,5 3,5 11,0 31,0 8,416(3) 5,372(4) 3,550(1) 2,514(8) 12,24375 – – 4,06928 С ГД 42 700 1 SmH2±x ht-Co rt-Co 10,7 35,2 54,1 5,366(5) 3,547(2) 2,516(6) – – 4,076(1) ВПЛÈВ ЗÀМІÍÈ КÎБÀЛЬТÓ ВÀÍÀДІЄМ ÍÀ ÓМÎВÈ ВЗÀЄМÎДІЇ Ó Sm2(Co,V)17–H2 331 3.4. РФА стопу Sm1,66Co16,77V0,57, що взаємодіє з воднем Склад стопу з вмістом Самарію нижче стехіометричного обрали з метою одержання в ньому двох фаз: магнетотвердої зі структурою типу Th2Zn17 та магнетом’якої — кобальту (табл. 1). За даними РФÀ, у вихідному стопі виявлено приблизно 2/3 фази зі структу- рою типу Th2Zn17 та дві поліморфні модифікації кобальту у прибли- зно однаковій кількості. Îсобливості взаємодії з воднем повторюються, як і для двох по- передніх стопів. За умов звичайного ГД (3,0 МПа, 950°C) фаза зі структурою типу Th2Zn17 повністю розпадається на SmH2±x і дві по- ліморфні модифікації кобальту (табл. 1). За цього ж тиску водню, але за температури 700°C, реакція диспропорціонування перебігає частково (табл. 1). За умов солід ГД під початковим тиском 3,0 МПа при 700°C дис- пропорціонування лиøе розпочинається. Підвищення тиску до 4,2 МПа, з витримуванням 1 год при 700°C, заверøується повним розпадом вихідної магнетотвердої фази (табл. 1). 4. ОБГОВОРЕННЯ РЕЗУЛЬТАТІВ Óмови диспропорціонування інтерметалідних фаз у водні, зокрема, тиск водню, тривалість реакції та температура, залежать від складу стопу. Загальновідомо, що стопи на основі сполуки Nd2Fe14B дис- пропорціонують за тиску водню 0,1 МПа і нижче [29], а для диспро- порціонування стопів системи Самарій–Кобальт, через їх високу термодинамічну стабільність, потрібні високі тиски [30], або значна тривалість реакції [31]. Íа умови розпаду інтерметалідів у водні впливає також часткова заміна одного з компонентів інøими хемі- чними елементами [32]. Для оцінювання впливу заміщення частини Кобальту на Ванадій викладені вище результати порівняємо з аналогічними даними для стопу стехіометричного складу Sm2Co17 [26, 33]. Температура диспропорціонування леґованих Ванадієм стопів за тиску у 3,0–4,2 МПа така, як і для Sm2Co17 — 660–670°C. Îднак Ва- надій істотно сповільнює øвидкість перебігу перетворень. Якщо стоп Sm2Co17 за умов звичайного ГД повністю диспропорціонує під тиском водню 3,0 МПа, то за аналогічних умов в леґованих стопах реакція розпаду вихідного інтерметаліду лиøе розпочинається. Сповільнення виявлено і на етапі рекомбінування у водні. Хоча на кривій ДТÀ виявлено ендотермічний пік за температури ≅ 915°C (рис. 1), що свідчить про частковий розпад гідриду самарію, проду- ктів рекомбінування (відновленої фази зі структурою типу Th2Zn17) немає. За аналогічних умов — звичайний ГД, 3,0–4,0 МПа, 950°C — стоп Sm2Co17 диспропорціонує при 670°C, а потім частково реко- 332 І. І. БÓЛÈК, М. В. ПÈЛÀТ мбінує, як показують дані РФÀ. Відсутність рекомбінованої фази зі структурою типу Th2Zn17 у леґованих стопах після звичайного ГД зумовлена, на наøу думку, саме сповільненням фазових перетво- рень, спричинених Ванадієм. Ті ж наслідки леґування спостерігає- мо і за інøих параметрів взаємодії. Так, збільøення кількости Ва- надію спричиняє зниження ступеня диспропорціонування за умов солід ГД (4,2 МПа, 700°C, 1 год): залиøків фази зі структурою типу Th2Zn17 у стопі Sm2Co16,81V0,19 немає, а в Sm2Co16,43V0,57 — її 26% мас. Дана робота є частиною циклу досліджень із застосування водне- вого оброблення для здрібнення мікроструктури феромагнетних стопів з метою розроблення технології виготовлення нанострукту- рованих магнетів. Íеобхідно зазначити, що сповільнення реакцій взаємодії леґованих матеріялів з воднем не є критичним з точки зо- ру практичного застосування даного методу. Як видно з одержаних даних, для заверøення реакції диспропорціонування леґованих стопів необхідно збільøити її тривалість до 1 год. Це цілком прийн- ятний з технологічної точки зору параметер. Крім того, показано, що диспропорціонування (табл. 1, стоп Sm1,66Co16,77V0,57) перебігає і за нижчих тисків. Також існує додатковий резерв з пом’якøення параметрів ГД, оскільки водневе оброблення складається з двох етапів — помел і ГДДР [6], а в розмелених стопах ГД перебігає øви- дøе, аніж у литих [34] (в цій роботі подано результати для литих стопів). З інøого боку, сповільнення фазових перетворень в стопах, внаслідок присутности Ванадію, спричинить більøе здрібнення їх мікроструктури øляхом водневого оброблення. 5. ВИСНОВКИ Експериментально вивчено умови диспропорціонування стопів сис- теми Самарій–Кобальт з фазою, що має структуру типу Th2Zn17, в яких частину Кобальту замінено на Ванадій, і показано, що вони близькі до умов перебігу аналогічної реакції в стопах Sm2Co17. Встановлено, що леґування Ванадієм сповільнює ініційовані вод- нем фазові перетворення. Параметри взаємодії у системі Sm2(Co,V)17–Í2 є технологічно прийнятними. Стопи Sm2Co17 можна леґувати малою кількістю Ванадію для здрібнення їх мікрострук- тури øляхом водневого оброблення. ЦИТОВАНА ЛІТЕРАТУРА 1. Nanoscale Magnetic Materials and Applications (Eds. J. Ping Liu, E. Fullerton, O. Gutfleisch, and D. J. Sellmyer) (New York: Springer Science+Business Media: 2009). 2. N. Poudyal and J. P. Liu, J. Phys. D: Appl. Phys., 46: 043001 (2013). 3. O. Gutfleisch, M. A. Willard, E. Brück, C. H. Chen, S. G. Sankar, and ВПЛÈВ ЗÀМІÍÈ КÎБÀЛЬТÓ ВÀÍÀДІЄМ ÍÀ ÓМÎВÈ ВЗÀЄМÎДІЇ Ó Sm2(Co,V)17–H2 333 J. Ping Liu, Adv. Mater., 23: 821 (2011). 4. N. Cannesan and I. R. Harris, Bonded Magnets, NATO Science Series: II. Mathematics, Physics and Chemistry (Ed. G. C. Hadjipanayis) (2002), vol. 118, p. 13. 5. R. S. Sheridan, I. R. Harris, and A. Walton, J. Magn. Magn. Mater., 401: 455 (2016). 6. І. І. Булик, В. В. Панасюк, Фізико-хімічна механіка матеріалів, 48, № 1: 9 (2012). 7. È. È. Булûк, В. Í. Варюхин, В. Ю. Таренков, В. В. Бурховецкий, С. Л. Сидоров, Физика и техника высоких давлений, 23, № 4: 67 (2013). 8. І. І. Булик, В. В. Бурховецький, Пороøковая металлургия, 54, № 9/10: 134 (2015). 9. K. Suresh, R. Gopalan, G. Bhikshamaiah, A. K. Singh, D. V. Sridhara Rao, K. Muraleedharan, and V. Chandrasekaran, J. Alloy Compd., 463: 73 (2008). 10. K. Suresh, R. Gopalan, D. V. Sridhara Rao, A. K. Singh, G. Bhikshamaiah, K. Muraleedharan, and V. Chandrasekaran, Intermetallics, 18: 2244 (2010). 11. H. Zaigham and F. A. Khalid, Materials Characterization, 61: 1274 (2010). 12. R. Gopalan, T. Ohkubo, and K. Hono, Scr. Mater., 53: 367 (2005). 13. K. Suresh, R. Gopalan, A. K. Singh, G. Bhikshamaiah, V. Chandrasekaran, and K. Hono, J. Alloy Compd., 436: 358 (2007). 14. X. B. Liu and Z. Altounian, Comput. Mater. Sci., 50: 841 (2011). 15. Y. Zhang, A. Gabay, Y. Wang, and G. C. Hadjipanayis, J. Magn. Magn. Mater., 272: e1899 (2004). 16. J. Zhou, A. Kashyap, Y. Liu, R. Skomski, and D. J. Sellmyer, IEEE Trans. Magn., 40, No. 4: 2940 (2004). 17. R. F. Sabirianov, A. Kashyap, R. Skomski, S. S. Jaswal, and D. J. Sellmyer, Appl. Phys. Lett., 85, No. 12: 2286 (2008). 18. A. A. Kündig, R. Gopalan, T. Ohkubo, and K. Hono, Scr. Mater., 54: 2047 (2006). 19. Z. Yao, Q. Xu, and C. Jiang, J. Magn. Magn. Mater., 320: 1717 (2008). 20. T. Saito and D. Nishio-Hamane, J. Alloys Compd., 585: 423 (2014). 21. J. Zhang, Y. K. Takahashi, R. Gopalan, and K. Hono, J. Magn. Magn. Mater., 310: 1 (2007). 22. M. V. Satyanarayana, H. Fujii, and W. E. Wallace, J. Appl. Phys., 53: 2374 (1982). 23. R. S. K. Valiveti, A. Ingmire, C. Baudot, and J. E. Shield, J. Alloys Compd., 493: 95 (2010). 24. І. І. Булик, Р. В. Денис, В. В. Панасюк, Ю. Г. Путілов, À. М. Тростянчин, Фіз.-хім. механіка матеріалів, 37, № 4: 15 (2001). 25. І. І. Булик, Ю. Б. Басараба, À. М. Тростянчин, В. М. Давидов, Фіз.-хім. механіка матеріалів, 41, № 3: 101 (2005). 26. І. І. Булик, П. Я. Лютий, Ìеталлоôиз. новейøие технол., 35, № 9: 1283 (2013). 27. http://www.ccp14.ac.uk 28. http://www.ill.eu/sites/fullprof 29. O. Gutfleisch and I. R. Harris, J. Phys. D: Appl. Phys., 29: 2255 (1996). 30. A. Handstein, M. Kubis, O. Gutfleisch, B. Gebel, and K.-H. Muller, J. Magn. Magn. Mater., 192: 73 (1999). 31. І. І. Булик, À. М. Тростянчин, П. Я. Лютий, Фіз.-хім. механіка матеріалів, 334 І. І. БÓЛÈК, М. В. ПÈЛÀТ 48, № 3: 53 (2012). 32. І. І. Булик, М. В. Пилат, Ìеталлоôиз. новейøие технол., 38, № 5: 697 (2016). 33. І. І. Булик, П. Я. Лютий, À. М. Тростянчин, Ìеталлоôиз. новейøие технол., 33, № 6: 807 (2011). 34. І. І. Булик, À. М. Тростянчин, П. Я. Лютий, В. В. Бурховецький, Пороøковая металлургия, 52, № 9/10: 56 (2013). REFERENCES 1. Nanoscale Magnetic Materials and Applications (Eds. J. Ping Liu, E. Fullerton, O. Gutfleisch, and D. J. Sellmyer) (New York: Springer Science+Business Media: 2009). 2. N. Poudyal and J. P. Liu, J. Phys. D: Appl. Phys., 46: 043001 (2013). 3. O. Gutfleisch, M. A. Willard, E. Brück, C. H. Chen, S. G. Sankar, and J. Ping Liu, Adv. Mater., 23: 821 (2011). 4. N. Cannesan and I. R. Harris, Bonded Magnets, NATO Science Series: II. Mathematics, Physics and Chemistry (Ed. G. C. Hadjipanayis) (2002), vol. 118, p. 13. 5. R. S. Sheridan, I. R. Harris, and A. Walton, J. Magn. Magn. Mater., 401: 455 (2016). 6. I. I. Bulyk and V. V. Panasyuk, Physicochemical Mechanics of Materials, 48, No. 1: 9 (2012) (in Ukrainian). 7. I. I. Bulyk, V. N. Varyukhin, V. Yu. Tarenkov, V. V. Burkhovetskiy, and S. L. Sidorov, Fizika i Tekhnika Vysokikh Davleniy, 23, No. 4: 67 (2013) (in Russian). 8. I. I. Bulyk and V. V. Burkhovets’kyy, Poroshkovaya Metallurgiya, 54, Nos. 9/10: 134 (2015) (in Ukrainian). 9. K. Suresh, R. Gopalan, G. Bhikshamaiah, A. K. Singh, D. V. Sridhara Rao, K. Muraleedharan, and V. Chandrasekaran, J. Alloy Compd., 463: 73 (2008). 10. K. Suresh, R. Gopalan, D. V. Sridhara Rao, A. K. Singh, G. Bhikshamaiah, K. Muraleedharan, and V. Chandrasekaran, Intermetallics, 18: 2244 (2010). 11. H. Zaigham and F. A. Khalid, Materials Characterization, 61: 1274 (2010). 12. R. Gopalan, T. Ohkubo, and K. Hono, Scr. Mater., 53: 367 (2005). 13. K. Suresh, R. Gopalan, A. K. Singh, G. Bhikshamaiah, V. Chandrasekaran, and K. Hono, J. Alloy Compd., 436: 358 (2007). 14. X. B. Liu and Z. Altounian, Comput. Mater. Sci., 50: 841 (2011). 15. Y. Zhang, A. Gabay, Y. Wang, and G. C. Hadjipanayis, J. Magn. Magn. Mater., 272: e1899 (2004). 16. J. Zhou, A. Kashyap, Y. Liu, R. Skomski, and D. J. Sellmyer, IEEE Trans. Magn., 40, No. 4: 2940 (2004). 17. R. F. Sabirianov, A. Kashyap, R. Skomski, S. S. Jaswal, and D. J. Sellmyer, Appl. Phys. Lett., 85, No. 12: 2286 (2008). 18. A. A. Kündig, R. Gopalan, T. Ohkubo, and K. Hono, Scr. Mater., 54: 2047 (2006). 19. Z. Yao, Q. Xu, and C. Jiang, J. Magn. Magn. Mater., 320: 1717 (2008). 20. T. Saito and D. Nishio-Hamane, J. Alloys Compd., 585: 423 (2014). 21. J. Zhang, Y. K. Takahashi, R. Gopalan, and K. Hono, J. Magn. Magn. Mater., 310: 1 (2007). https://doi.org/10.1088/0022-3727/46/4/043001 https://doi.org/10.1002/adma.201002180 https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2007.09.062 https://doi.org/10.1016/j.intermet.2010.07.010 https://doi.org/10.1016/j.matchar.2010.09.002 https://doi.org/10.1016/j.scriptamat.2005.03.050 https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2006.07.052 https://doi.org/10.1016/j.commatsci.2010.10.019 https://doi.org/10.1016/j.jmmm.2003.12.899 https://doi.org/10.1016/j.jmmm.2003.12.899 https://doi.org/10.1109/TMAG.2004.829829 https://doi.org/10.1109/TMAG.2004.829829 https://doi.org/10.1063/1.1792791 https://doi.org/10.1016/j.scriptamat.2006.03.007 https://doi.org/10.1016/j.scriptamat.2006.03.007 https://doi.org/10.1016/j.jmmm.2008.01.042 https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2013.09.183 https://doi.org/10.1016/j.jmmm.2006.07.017 https://doi.org/10.1016/j.jmmm.2006.07.017 ВПЛÈВ ЗÀМІÍÈ КÎБÀЛЬТÓ ВÀÍÀДІЄМ ÍÀ ÓМÎВÈ ВЗÀЄМÎДІЇ Ó Sm2(Co,V)17–H2 335 22. M. V. Satyanarayana, H. Fujii, and W. E. Wallace, J. Appl. Phys., 53: 2374 (1982). 23. R. S. K. Valiveti, A. Ingmire, C. Baudot, and J. E. Shield, J. Alloys Compd., 493: 95 (2010). 24. I. I. Bulyk, R. V. Denys, V. V. Panasyuk, Yu. H. Putilov, and A. M. Trostianchyn, Fiz.-Khim. Mekhanika Materialiv, 37, No. 4: 15 (2001) (in Ukrainian). 25. I. I. Bulyk, Yu. B. Basaraba, A. M. Trostianchyn, and V. M. Davydov, Fiz.-Khim. Mekhanika Materialiv, 41, No. 3: 101 (2005) (in Ukrainian). 26. I. I. Bulyk and P. Ya. Lyutyy, Metallofiz. Noveishie Tekhnol., 35, No. 9: 1283 (2013) (in Ukrainian). 27. http://www.ccp14.ac.uk 28. http://www.ill.eu/sites/fullprof 29. O. Gutfleisch and I. R. Harris, J. Phys. D: Appl. Phys., 29: 2255 (1996). 30. A. Handstein, M. Kubis, O. Gutfleisch, B. Gebel, and K.-H. Muller, J. Magn. Magn. Mater., 192: 73 (1999). 31. I. I. Bulyk, A. M. Trostianchyn, and P. Ya. Lyutyy, Fiz.-Khim. Mekhanika Materialiv, 48, No. 3: 53 (2012) (in Ukrainian). 32. I. I. Bulyk and M. V. Pylat, Metallofiz. Noveishie Tekhnol., 38, No. 5: 697 (2016) (in Ukrainian). 33. I. I. Bulyk, P. Ya. Lyutyy, and A. M. Trostianchyn, Metallofiz. Noveishie Tekhnol., 33, No. 6: 807 (2011) (in Ukrainian). 34. I. I. Bulyk, A. M. Trostianchyn, P. Ya. Lyutyy, and V. V. Burkhovetskyi, Poroshkovaya Metallurgiya, 52, Nos. 9/10: 56 (2013) (in Ukrainian). https://doi.org/10.1063/1.330862 https://doi.org/10.1063/1.330862 https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2009.12.069 https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2009.12.069 https://doi.org/10.1088/0022-3727/29/9/006 https://doi.org/10.1016/S0304-8853(98)00379-5 https://doi.org/10.1016/S0304-8853(98)00379-5 https://doi.org/10.15407/mfint.38.05.0697 https://doi.org/10.15407/mfint.38.05.0697

Вплив заміни Кобальту Ванадієм на умови взаємодії у системі Sm₂(Co,V)₁₇–H₂

Institution

Similar Items