Геттерные сплавы для создания ловушек водорода в конструкционных материалах и сварных соединениях оборудования АЭС
Исследованы фазовый состав, структура и спектры газовыделения водорода из железоиттриевых сплавов, имеющих составы: Fe(90)-Y(10), Fe(85)-Y(15), Fe(65)-Y(35), Fe(57)-Y(43 мас.%) и цирконий-кобальт-
 иттриевых сплавов составов: Zr(80,8)-Co(14,2)-Y(5), Zr(82,28)-Co(17,72), Zr(66,1)-Co(17,8)-Y(1...
Збережено в:
| Опубліковано в: : | Вопросы атомной науки и техники |
|---|---|
| Дата: | 2009 |
| Автори: | , , , , , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Російська |
| Опубліковано: |
Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України
2009
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/90721 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Геттерные сплавы для создания ловушек водорода в конструкционных материалах и сварных соединениях оборудования АЭС / В.М. Ажажа, С.Д. Лавриненко, А.П. Свинаренко, Ю.П. Бобров, А.Н. Аксенова, Т.Г. Емлянинова, А.С. Тортика // Вопросы атомной науки и техники. — 2009. — № 6. — С. 127-133. — Бібліогр.: 16 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1860034970996703232 |
|---|---|
| author | Ажажа, В.М. Лавриненко, С.Д. Свинаренко, А.П. Аксенова, А.Н. Бобров, Ю.П. Емлянинова, Т.Г. Тортика, А.С. |
| author_facet | Ажажа, В.М. Лавриненко, С.Д. Свинаренко, А.П. Аксенова, А.Н. Бобров, Ю.П. Емлянинова, Т.Г. Тортика, А.С. |
| citation_txt | Геттерные сплавы для создания ловушек водорода в конструкционных материалах и сварных соединениях оборудования АЭС / В.М. Ажажа, С.Д. Лавриненко, А.П. Свинаренко, Ю.П. Бобров, А.Н. Аксенова, Т.Г. Емлянинова, А.С. Тортика // Вопросы атомной науки и техники. — 2009. — № 6. — С. 127-133. — Бібліогр.: 16 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Вопросы атомной науки и техники |
| description | Исследованы фазовый состав, структура и спектры газовыделения водорода из железоиттриевых сплавов, имеющих составы: Fe(90)-Y(10), Fe(85)-Y(15), Fe(65)-Y(35), Fe(57)-Y(43 мас.%) и цирконий-кобальт-
иттриевых сплавов составов: Zr(80,8)-Co(14,2)-Y(5), Zr(82,28)-Co(17,72), Zr(66,1)-Co(17,8)-Y(16,1),
Zr(75,53)-Co(13,95)-Y(10,52 мас.%). Сделан вывод, что некоторые из исследуемых сплавов могут рассматриваться в качестве геттерных добавок при создании ловушек водорода в конструкционных материалах и
сварных соединениях оборудования АЭС с целью уменьшения их водородной хрупкости.
Досліджено фазовий склад, структуру і спектри газовиділення водню із залізоітрієвих сплавів, які мали склади: Fe(90)-Y(10), Fe(85)-Y(15), Fe(65)-Y(35), Fe(57)-Y(43 мас.%) та цирконій-кобальт-ітрієвих
сплавів, які мали склади: Zr(80,8)-Co(14,2)-Y(5), Zr(82,28)-Co(17,72), Zr(66,1)-Co(17,8)-Y(16,1), Zr(75,53)-
Co(13,95)-Y(10,52 мас.%). Зроблено висновок, що деякі з досліджених сплавів можуть розглядатися в
якості гетерних додатків для створення пасток водню в конструкційних матеріалах та зварних з’єднаннях
устаткування АЕС з метою зменшення їх водневої крихкості.
Phase composition, structure and spectra of hydrogen release from Fe(90)-Y(10), Fe(85)-Y(15), Fe(65)-
Y(35), Fe(57)-Y(43 wt.%) iron-yttrium alloys and Zr(80.8)-Co(14.2)-Y(5), Zr(82.28)-Co(17.72), Zr(66.1)-
Co(17.8)-Y(16.1), Zr(75.53)-Co(13.95)-Y(10.52 wt.%) zirconium-cobalt-yttrium alloys were investigated. It has
been concluded that some of investigated alloys can be regarded as getter additions for formation of hydrogen
traps in the structural materials and welds joints at atomic station to decrease their hydrogen embitterment.
|
| first_indexed | 2025-12-07T16:53:30Z |
| format | Article |
| fulltext |
ВОПРОСЫ АТОМНОЙ НАУКИ И ТЕХНИКИ. 2009. №6.
Серия: Вакуум, чистые материалы, сверхпроводники (18), с. 127-133. 127
УДК 621.039.5:533.583
ГЕТТЕРНЫЕ СПЛАВЫ ДЛЯ СОЗДАНИЯ ЛОВУШЕК ВОДОРОДА
В КОНСТРУКЦИОННЫХ МАТЕРИАЛАХ И СВАРНЫХ
СОЕДИНЕНИЯХ ОБОРУДОВАНИЯ АЭС
В.М. Ажажа, С.Д. Лавриненко, А.П. Свинаренко, Ю.П. Бобров, А.Н. Аксенова,
Т.Г. Емлянинова, А.С. Тортика
Национальный научный центр «Харьковский физико-технический институт»,
Харьков, Украина
E-mail: slavrinenko@kipt.kharkov.ua
Исследованы фазовый состав, структура и спектры газовыделения водорода из железоиттриевых спла-
вов, имеющих составы: Fe(90)-Y(10), Fe(85)-Y(15), Fe(65)-Y(35), Fe(57)-Y(43 мас.%) и цирконий-кобальт-
иттриевых сплавов составов: Zr(80,8)-Co(14,2)-Y(5), Zr(82,28)-Co(17,72), Zr(66,1)-Co(17,8)-Y(16,1),
Zr(75,53)-Co(13,95)-Y(10,52 мас.%). Сделан вывод, что некоторые из исследуемых сплавов могут рассмат-
риваться в качестве геттерных добавок при создании ловушек водорода в конструкционных материалах и
сварных соединениях оборудования АЭС с целью уменьшения их водородной хрупкости.
ВВЕДЕНИЕ
Охрупчивание сварных швов конструкционных ма-
териалов, как правило, вызывает потерю их эксплуата-
ционных характеристик. Имеющиеся на сегодня сведе-
ния о поведении водорода в металлах и сплавах дают
основания в большинстве случаев связывать это охруп-
чивание швов с присутствием в них водорода и его
взаимодействием с микроструктурными неоднородно-
стями материала шва - фазовыми выделениями, грани-
цами зерен, дислокациями, примесями и т.д., являю-
щимися «ловушками» водорода. Основным параметром
этих «ловушек» является энергия взаимодействия их с
водородом [1].
Поэтому уменьшение концентрации водорода в
сварном шве и зоны вблизи него, а также все способы,
которые уменьшают подвижность водорода и тем са-
мым замедляют его диффузию, будут уменьшать и ве-
роятность водородного охрупчивания.
Одним из способов, позволяющих замедлять про-
цессы диффузии водорода в материале шва, есть искус-
ственное создание в нем энергетических ловушек, ко-
торыми могут быть специально введенные в шов (и
область вблизи от него) геттерные сплавы, характери-
зующиеся достаточно большой энергией взаимодейст-
вия с водородом, способные эффективно поглощать,
накапливать и удерживать водород [2-3].
Таким образом, изучение сплавов, которые могут
использоваться в качестве ловушек водорода, является
задачей обоснованной и актуальной.
ВЫБОР ГЕТТЕРНЫХ СПЛАВОВ
И МЕТОД ИХ ПОЛУЧЕНИЯ
Исходя из проведенного анализа литературных дан-
ных, были выбраны и выплавлены две серии сплавов -
на основе бинарной системы Fe-Y и тройной системы
Zr-Co-Y, которые имели следующие составы:
Fe(90)-Y(10 мас.%); Zr(82,3)-Co(17,7 мас.%);
Fe(85)-Y(15 мас.%); Zr(80,8)-Co(14,2)-Y(5 мас.%);
Fe(65)-Y(35 мас.%); Zr(75,5)-Co(14)-Y(10,5 мас.%);
Fe(57)-Y(43 мас.%); Zr(66,1)-Co (17,8)-Y(16,1 мас.%).
Первая серия сплавов на основе системы же-
лезо-иттрий выбрана, главным образом, для ис-
пользования водородосорбционных свойств ит-
трия и его гидридов.
Известно [4], что интерметаллические соеди-
нения, содержащие редкоземельные металлы,
при взаимодействии с водородом могут легко
разрушаться и, в конечном счете, образовывать
смеси, содержащие гидриды редкоземельных
металлов, свойства которых и позволяют ис-
пользовать их в качестве ловушек водорода.
Кроме того, выбранные сплавы близки по соста-
ву к составам интерметаллидов системы железо-
иттрий [5]: Fe2Y, Fe3Y, Fe17Y2, хрупкость кото-
рых позволяет получать материалы геттера в
виде порошка или крупки заданного размера, что
является удобным при введении геттерного ма-
териала в сварной шов.
Выбор серии сплавов на основе тройной сис-
темы цирконий-кобальт-иттрий обусловлен со-
держанием в ней интерметаллических соедине-
ний, которые имеют большую емкость по водо-
роду. Например, для гидрида на основе интерме-
таллического соединения (ИМС) Zr3Co, которое
содержится в этой системе, максимальное со-
держание водорода (в атомах водорода на атом
металла) составляет ~1,72. Кроме того, металли-
ческая структура этого гидрида может стабили-
зироваться кислородом и поэтому является стой-
кой к диспропорционированию (разрушению
металлической матрицы гидрида при его нагре-
вании и образовании при этом смеси гидрида
металла (РЗМ, Ti, Zr и др.) и другого соединения
или отдельного металла с меньшим или нулевым
содержанием водорода), т. е. эти сплавы способ-
ны и поглощать относительно большое количе-
ство водорода, и удерживать его при повышен-
ных температурах [6].
В качестве исходных элементов использова-
лись: высокочистое железо многократного элек-
тронного переплава, йодидный цирконий, элек-
тролитический кобальт чистотой ~99,92% и ит-
трий чистотой ~99,9%.
Сплавы были получены с помощью метода арго-
нодуговой плавки с нерасходуемым вольфрамовым
электродом в защитной атмосфере высокочистого
аргона. Слитки сплавов переплавлялись несколько
раз для получения равномерного распределения со-
ставляющих элементов.
МЕТОДИКИ ИССЛЕДОВАНИЙ
Металлографические исследования получен-
ных сплавов были проведены на микроскопе ММР-4,
для определения микротвердости сплавов использо-
вался микротвердомер ПМТ-3.
Поверхности образцов перед исследованием шли-
фовались на абразивных бумагах, а затем полирова-
лись с помощью алмазной пасты с уменьшающимся
размером частиц.
Для выявления микроструктуры сплавов железо-
иттрий использовался 5% раствор азотной кислоты в
этиловом спирте («ниталь»), а для сплавов на основе
цирконий-кобальт-иттрий - травитель следующего
состава: HF – 15,4 мл; HNO3 – 17,3 мл; H2SO4 – 17,3
мл; дистиллированная вода - 50 мл. Серная кислота
добавлялась в травитель с целью удаления пленки,
образующейся вследствие пассивирования поверхно-
сти образцов в процессе их травления.
Исследования фазового состава сплавов были
проведены на дифрактометре ДРОН-2М в отфильт-
рованном CuKα-излучении. Профили дифракционных
кривых регистрировались, оцифровывались и выво-
дились непосредственно на компьютер. Для обработ-
ки дифракционных данных использовалась база
PCPDF, а также комплекс программ для рентгеност-
руктурного анализа поликристаллов [7].
Для исследования спектров газовыделения был
использован масс-спектрометр МХ 7203, предназна-
ченный для определения водорода, а также контроля
газовых примесей в металлах и сплавах, которые вы-
деляются из них при нагревании (могут определяться
газы с массовыми числами до 60). Предварительно
образец исследуемого сплава: железо-иттрий и цир-
коний-кобальт-иттрий в виде отдельных кусочков (не
порошка) общим весом ~0,2 г насыщался высокочис-
тым водородом при температуре 350 оС в течение 8 ч
на установке, схема которой изображена на рис. 1.
Выбор температуры и времени был обусловлен необ-
ходимостью получить объемное наводороживание
образца для исследования процесса термодесорбции.
В качестве источника водорода использовался
гидрид сплава неодим-железо-бор.
Насыщенный водородом образец исследуемого
сплава после его охлаждения до комнатной темпера-
туры помещался в предварительно обезгаженный
тигель, находящийся в нагревателе камеры масс-
спектрометра, откуда выделяющиеся при нагревании
из него газы поступали в анализатор масс-
спектрометра. С анализатора информация о происхо-
дящем процессе подавалась на компьютер, где она
обрабатывалась, строились графики термодесорбции
и проводился расчет количества поглощенного водо-
рода.
Масс-спектрометр работал в динамическом
режиме, т. е. выделившиеся газы непрерывно
откачивались диффузионным насосом с посто-
янной скоростью, которая при необходимости
могла быть застабилизирована ограничением
проходного сечения вакуум-провода в области
анализатора.
Рис. 1. Схема установки для насыщения
образцов водородом:
1 – термопары;
2 - сплав Nd-Fe - B; 3,6 – нагреватели;
4,8 – вакуумные клапаны;
5 – образцовый манометр;
7 – образец исследуемого сплава
Исследование спектров газовыделения во-
дорода начиналось при достижении давления в
анализаторе масс-спектрометра ~2·10-6 мм
рт. ст. С помощью программного регулятора
можно было изменять температуру исследуе-
мого образца в диапазоне от комнатной до
960 оС. Данный регулятор также позволял ре-
гулировать скорость нагрева образца, которая
в данных исследования была установлена
40омин-1 . Более подробно методика насыщения
образцов исследуемых сплавов водородом и
получение кривых термодесорбции описаны в
работах [8-9].
Были получены и исследованы спектры
термодесорбции водорода из образцов всех
выплавленных сплавов систем железо-иттрий и
цирконий-кобальт-иттрий, рассчитано количе-
ство поглощенного ими водорода.
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
Сплавы системы железо-иттрий. На
рис. 2 показаны кривые изменения парциаль-
ного давления водорода в процессе нагревания
в вакууме образцов сплавов железо-иттрий до
(а) и после (б) их наводороживания.
128
а
б
Рис. 2. Изменения парциального давления водорода при нагревании в вакууме образцов сплавов железо-
иттрий, имеющих составы: 1 - Fe(90)-Y(10 мас.%); 2 - Fe(85)-Y(15 мас.%); 3 - Fe(65)-Y(35 мас.%);
4 - Fe(57)-Y(43 мас.%) до (а) и после (б) их наводороживания
Каждая из представленных кривых термодесорбции
водорода отражает суммарный результат его выделения
из содержащихся в сплаве фаз, а также их гидридов и
продуктов гидрогинолиза (диспропорционирования),
если они образовались в процессе приготовления об-
разцов. Вид кривых будет определяться главным обра-
зом количеством водорода, находящегося во всех со-
ставляющих сплава, его перераспределением в них в
процессе изменения температуры, растворимостью во-
дорода и величиной его равновесного давления. В соот-
ветствии с диаграммой равновесия системы железо-
иттрий [5] все исследуемые в данной работе сплавы
являются двухфазными. Сплавы составов: Fe-
Y(10 мас.%) и Fe-Y(15 мас.%) содержат фазы α-Fe(Y) и
Fe17Y2, а сплавы составов: Fe-Y(35 мас.%) и Fe-
Y(43 мас.%) - фазы Fe3Y и Fe2Y и согласно оценкам по
правилу ˝отрезков˝ процентное соотношение фаз в об-
разцах сплавов составляет: 38 и 62 %; 5 и 95 %; 96 и
4 %; 14 и 86 мас. % соответственно.
Рентгеноструктурные исследования показали, что в
сплаве Fe-Y(10 мас.%) присутствует фаза α-Fe(Y) и
низкотемпературная фаза Fe17Y2. В сплавах Fe-
Y(15 мас.%) и Fe-Y(35 мас.%) рентгенографически оп-
ределяется только одна фаза: Fe17Y2 в сплаве Fe-
Y(15 мас.%) и Fe3Y в сплаве Fe-Y(35 мас.%). Дифрак-
ционные линии от вторых фаз в этих сплавах четко не
фиксируются из-за их малого содержания в сплавах. В
сплаве Fe-Y(43 мас.%) четко определяются две
фазы: Fe3Y и Fe2Y. Параметры кристаллических
решеток идентифицированных фаз согласуются с
литературными данными. Результаты металло-
графических исследований (рис. 3 а, б, в, г), не
противоречат рентгеноструктурным.
Фазовый состав исследуемых сплавов, а так-
же данные по содержанию в них водорода
(табл.1) позволяют высказать соображения о на-
блюдаемых кривых термодесорбции.
Кривые термодесорбции сплавов Fe-
Y(10 мас.%) (см. кривая 1, рис.2) и Fe-
Y(15 мас.%) (см. кривая 2, рис.2), содержащих
фазу Fe17Y2, подтверждают результаты работ [10,
11] по исследованию термодесорбции из соеди-
нения Fe17Y2. Наблюдаемые области термоде-
сорбции водорода этих сплавов преимуществен-
но определяются выделением водорода из фазы
Fe17Y2. Для сплава Fe-Y(10 мас.%), содержащего
значительное количество фазы α-Fe (~38 % ),
можно наблюдать минимумы в области темпера-
тур ~770 и выше ~910 оС, что, возможно, связано
соответственно с фазовыми превращениями же-
леза - магнитного в точке Кюри и фазового
(α→γ), в которых происходит скачок раствори-
мости водорода [12,13].
129
Рис. 3. Микроструктура образцов сплавов железо-иттрий составов: а - Fe(90)-Y(10 мас. %);
б - Fe(85)-Y(15 мас. %); в - Fe(65)-Y(35 мас. %); г - Fe(57)-Y(43 мас. %). Увеличение ×160
Возрастание амплитуды в высокотемпературной
области (см. кривые 3 и 4 рис. 2,а и кривую 4 рис.
2, б) может быть связано с наличием в сплавах: Fe-
Y(35 мас. %) и Fe-Y(43 мас.%), содержащих фазы
Fe3Y и Fe2Y, гидрида иттрия YHx, где х~2. Этот
гидрид образуется при диспропорционировании
гидридов фазы Fe2Y.
Отсутствие высокотемпературной области газо-
выделения (см. кривую 3 рис. 2, б) является резуль-
татом выбранной чувствительности масс-
анализатора, которая для регистрации значительно
более высокой амплитуды газовыделения из гидри-
да фазы Fe3Y была выбрана такой, что газовыделе-
ние, связанное с наличием незначительного количе-
ства фазы Fe2Y (4%), не регистрировалось. Низко-
температурная область на этой кривой согласуется с
данными по термодесорбции водорода из гидрида
интерметаллида Fe3Y [14].
Область термодесорбции при низких температу-
рах ~ (300…500) оС (см. кривую 4, рис. 2, б) отража-
ет характер газовыделения из совокупности гидри-
дов фазы Fe2Y, имеющих различный состав и ста-
бильность, и согласуется с результатами работы
[15], где исследовалась термодесорбция из гидридов
Fe2YDх, (х = 1,3; 2,5; 3,5; 4,2) и наблюдалось нали-
чие целого ряда пиков газовыделения в этой области
температур.
Анализ кривых термодесорбции (см. кривые 1-4
рис. 2, б), а также значения количества поглощенно-
го водорода, (см. табл. 1), показывают, что сплав Fe-
Y(43 мас.%) и поглощает наибольшее количество
водорода, и удерживает его до более высоких тем-
ператур (~900 оС и выше) по сравнению с другими
исследованными сплавами системы железо-иттрий.
Таблица 1
Количество водорода в образцах сплавов железо-иттрий до и после насыщения их водородом
Количество водорода в исходных
сплавах
Количество водорода в сплавах после
их насыщения водородом Состав сплава,
мас. % см3/100 г количество газа,
мас. % см3/100 г количество газа,
мас. %
Fe(90)-Y(10) 89 0,008 1400 0,13
Fe(85)-(15) 46 0,004 3300 0,3
Fe(65)-Y(35) 64 0,006 6700 0,6
Fe(57)-Y(43) 138 0,012 15300 1,38
130
Сплавы системы цирконий-кобальт-иттрий. Дан-
ные металлографии (рис.4) показывают, что сплавы
исследуемых нами составов: Zr(80,8)-Co(14,2)-
Y(5 мас.%), Zr(75,5)-Co(14)-Y(10,5 мас.%), Zr(66,1)-
Co(17,8)-Y(16,1 мас.%) состоят из трех фаз, сплав со-
става Zr(82,3)-Co(17,7 мас.%) - однофазный.
Рентгеноструктурный анализ сплава Zr(82,3)-
Co(17,7 мас.%) показал, что он представляет собой
интерметаллид Zr3Co с параметрами ромбической ре-
шетки: а = (8,945 ± 0,002), в = (10,875 ± 0,013), с =
(3,270 ± 0,003)Å и объемом элементарной ячейки V =
(318,10 ± 0,74) Å3, что совпадает с известными данны-
ми [16].
Сплав Zr(80,8)-Co(14,2)-Y(5 мас.%), состоит из фаз:
Zr3Co с параметрами ромбической решетки: а = (8,915
± 0,25) , в = (10,914 ± 0,03), с = (3,298 ± 0,019) Å и
объем элементарной ячейки V = 320,92 ± 3,82
Å3; α-Zr с параметрами гексагональной ячейки:
а = (3,238 ± 0,003), с = (5,161 ± 0,001) Å; и α-Y
с параметрами гексагональной ячейки: а = (3,649
± 0,004), с = (5,752 ± 0,03) Å.
Сплав Zr(75,5)-Co(14)-Y(10,5 мас.%) состоит
из тех же самых фаз, что и предыдущий, и эти
фазы имеют соответственно параметры: а =
(8,932 ± 0,008, в = (10,955 ± 0,4), с = (3,273 ±
0,001) Å и объем элементарной ячейки V =
(320,23 ± 1,56) Å3; а = (3,231 ± 0,004), с = (5,161 ±
0,004); а = (3,652 ± 0,005), с = (5,735 ± 0,02) Å.
В сплаве состава Zr(66,1)-Co(17,8)-
Y(16,1 мас.%) из трех фаз, наблюдаемых метал-
лографически (см. рис. 4,б), точно идентифици-
рована только фаза Zr3Co.
Рис. 4. Микроструктура образцов сплавов цирконий-кобальт-иттрий составов:
а - Zr(80,8)-Co(14,2)-Y(5 мас.%); б - Zr(66,1)-Co(17,8)-Y(16,1 мас.%);
в - Zr(75,53)-Co(13,95)-Y(10,52 мас.%). Увеличение ×320
На рис. 5 показаны кривые изменения парциального
давления водорода в процессе нагревания в вакууме
образцов сплавов цирконий-кобальт-иттрий, до (а) и
после (б) их наводороживания.
Кривые термодесорбции 1,2,3 (см. рис.5,а), практи-
чески совпадают, не имеют четких максимумов в об-
ласти низких температур, увеличение выделения водо-
рода наблюдается с температуры ~725 оС и заканчива-
ется в области температур ~940…960 оС. Кривая тер-
модесорбции 4 в области температур 300…700 оС и
выше 850 оС имеет значительно большую амплитуду по
сравнению с кривыми 1,2,3 и небольшой максимум в
области 350…370 оС.
Сложные профили кривых термодесорбции (см. рис.
5,б), свидетельствуют о том, что в сплавах, прошедших
процесс наводороживания, с увеличением тем-
пературы проходят сложные структурные изме-
нения. Заметное выделение водорода на этих
кривых наблюдается с температуры более 300 оС
и заканчивается в области температур
~800…920 оС.
Из кривых термодесорбции (см. кривые 1-4,
рис. 5,б) и данных табл. 2, видно, что сплав
Zr(75,5)-Co(14)-Y(10,5 мас.%) и поглощает наи-
большее количество водорода и удерживает его
до более высоких температур (~900 оС и выше)
по сравнению с другими исследованными спла-
вами системы цирконий-кобальт-иттрий.
Таблица 2
Количество водорода в образцах сплавов цирконий-кобальт-иттрий до и после их насыщения
Количество водорода в
исходных сплавах
Количество водорода в сплавах после
их насыщения водородом Состав сплава, мас.%
см3/100 г количество газа,
мас.% см3/100 г количество газа,
мас.%
Zr(80,8)-Co(14,2) - Y(5) 106 0,01 22400 2,02
Zr(82,3)-Co(17,7) 81 0,007 14100 1,27
Zr(66,1)-Co(17,8)-Y(16,1) 170 0,015 16400 1,48
Zr(75,5)-Co(14)-Y(10,5 ) 206 0,02 22800 2,05
вба
131
а
б
Рис. 5. Изменения парциального давления водорода при нагревании в вакууме образцов сплавов цирконий-
кобальт-иттрий составов: 1 - Zr(80,8)-Co(14,2)-Y(5 мас.%); 2 - Zr (82,3)-Co(17,7мас.%);
3 - Zr(66,1)-Co(17,8)-Y(16,1 мас.%); 4 - Zr(75,53)-Co(13,95)-Y(10,52 мас.%)
до (а) и после (б) их наводороживания
Таким образом, в системах железо-иттрий и
цирконий-кобальт-иттрий существуют сплавы, ко-
торые поглощают большое количество водорода и
в которых он удерживается до высоких температур
(~900 оС и выше). В сплавах железо-иттрий это
сплав состава Fe(57)-Y(43 мас.%), а в сплавах
цирконий-кобальт-иттрий - Zr(75,5)-Co(14)-
Y(10,5 мас.%). Эти геттерные сплавы можно ре-
комендовать для дальнейшего изучения использо-
вания их в качестве геттерных добавок для созда-
ния ловушек водорода в конструкционных материа-
лах и сварных соединениях оборудования АЭС для
улучшения их эксплуатационных характеристик
путем уменьшения негативного влияния водорода.
Безусловно, для реализации возможностей этих
геттерных добавок необходимо разрабатывать соот-
ветствующие методики, в которых учитывать высо-
кое химическое сродство этих геттерных добавок к
другим газам и исходя из этого определять требуе-
мое количество вносимого материала, подбирать
соответствующий размер крупки либо порошка,
если материал вносится в сварной шов.
ВЫВОДЫ
1. Получены сплавы на основе систем железо-
иттрий и цирконий-кобальт-иттрий различного хи-
мического состава. Исследован их фазовый состав и
термодесорбционные свойства.
2. И.К. Походня, И.Р. Явдошин, А.П. Пальце-
вич, В.И. Швачко, А.С. Котельчук. Металлургия
дуговой сварки. Взаимодейсвия металла с газами //
Киев: «Наукова думка», 2004, 506 с..
2. Показано, что из исследованных сплавов
системы железо-иттрий наибольшее количество во-
дорода поглощает сплав состава Fe(57) -
Y(43 мас.%), а из сплавов системы цирконий-
кобальт-иттрий - сплав состава Zr(75,5) - Co(14) -
Y(10,5 мас.%).
3. В.М. Ажажа, П.Н. Вьюгов, И.Е. Копанец,
С.Д. Лавриненко, Н.Н. Пилипенко, В.В. Ружицкий,
А.П. Свинаренко и др. Накопление и удержание во-
дорода и дейтерия в сплавах циркония и низколеги-
рованных сталях с добавками геттерных сплавов на
Эти же сплавы характеризуются более высокой
температурой удержания водорода (выше 900 оС) и
поэтому могут рассматриваться в качестве геттер-
ных материалов для создания ловушек водорода в
конструкционных материалах и сварных соединени-
ях оборудования АЭС с целью улучшения их экс-
плуатационных характеристик путем уменьшения
вредного влияния водорода.
3. Для реализации возможностей этих сплавов в
качестве материалов геттерных добавок необходимо
разрабатывать соответствующие методики.
ЛИТЕРАТУРА
1. Ю.В. Кеворкян, П.А. Платонов, И.Е. Турсунов
и др. О некоторых особенностях радиационной
хрупкости конструкционных сталей в присутствии
газовых примесей // Вопросы атомной науки и тех-
ники. Серия «Физика радиационных повреждений и
радиационное материаловедение». 1985, в. 1 (34),
с. 1-77
132
основе циркония // Вопросы атомной науки и тех-
ники. Серия «Вакуум, чистые материалы, сверхпро-
водники». 2006, № 1(15), с. 41-48.
4. В.Н. Вербецкий Синтез и свойства много-
компонентных гидридов металлов. Дис. докт. хим.
наук. М., 1988.
5. Диаграммы состояния двойных металличе-
ских систем / Под.ред. Н.П. Лякишева: Справочник
в 3-х т. М.: «Машиностроение», 1996, т. 1, с. 447-
448.
6. О. Рябов, І. Завалій, Р. Денис. Модифікування
ІМС на основі РЗМ та Zr для створення сорбентів
водню, стійких до диспропорціонування // Вісник
Львів. ун-ту. Серія хім. 2002, в. 41, с. 101-106.
7. В.П. Серых, Л.М. Серых Компьютерные ме-
тоды в рентгеновской дифрактометрии поликри-
сталлов: Обзор. Харьков: ННЦ ХФТИ, 2004, 76 с.
8. В.М. Ажажа, Ю.П. Бобров, А.М. Бовда,
В.А. Бовда, А.Е. Дмитренко, С.Д. Лавриненко и др.
Исследование газовыделения при нагреве в вакууме
гидрированного сплав Nd-Fe-B // Вопросы атомной
науки и техники. Серия «Вакуум, чистые металлы,
сверхпроводники». 2006, № 1(15), 156-159 с.
9. В.М. Ажажа, П.М. В΄югов, С.Д. Лавриненко,
А.П. Свинаренко, М.М. Пилипенко, М.М. Матюше-
нко, Г.М. Аксьонова, Ю.В. Тур, С.С. Гранкін та інш.
Звіт про науково-дослідну роботу. «Розробка гетер-
них сплавів для поліпшення властивостей зварних
швів матеріалів, що використовуються в ядерній
енергетиці.»
10. S. Wirth, R. Skomski, J.M.D.Coey. Hydrogen
in R2Fe17 intermetallic compounds: Structural, thermo-
dynamics, and magnetic properties // Research papers
in physics and astronomy, Physical review B. 1998,
v. 55, № 9, р. 5700.
11. С.А. Никитин, Е.А. Овченков, И.С. Тереши-
на, А.А. Саламова, В.Н. Вербецкий. Синтез тройных
гидрдов и нитридов R2Fe17 (R-Y,Tb,Dy,Ho,Er) и вли-
яние элементов внедрения (H2, N2) на магнитную
анизатропию и магнитострикцию // Металлы. 1998,
№2, с. 111.
12. В.И. Шаповалов, Л.В. Бойко // Изв. вузов.
Черная металлургия. 1984, № 8,с. 122-125.
13. Диаграммы состояния двойных металличе-
ских систем / Под.ред. Н.П. Лякишева: Справочник
в 3-х т. М.: «Машиностроение», 1996, т. 2, с. 270
14. Б.А. Колачев, Р.Е. Шалин, А.А. Ильин. Спла-
вы-накопители водорода. Справочник, М.: «Метал-
лургия», 1995, 155 с.
15. T. Leblond, V. Paul-boncour, F. Cuevas,
O.Isnard, and J.F. Fernandez. Study of the multipeak
deuterium thermodesorption in YFe2Dx (1.3≤x≤4.2) by
DSC, TD and in situ neutron diffraction // International
Journal Hydrogen energy, 2009, v. 34, issue 5.
16. База данных PCPDF // International Center for
Diffraction Data, 1996.
Статья поступила в редакцию 05.09.2008 г.
ГЕТЕРНІ СПЛАВИ ДЛЯ СТВОРЕННЯ ПАСТОК ВОДНЮ В КОНСТРУКЦІЙНИХ
МАТЕРІАЛАХ І ЗВАРНИХ З΄ЄДНАННЯХ УСТАТКУВАННЯ АЕС
В.М. Ажажа, С.Д. Лавриненко, О.П. Свинаренко, Ю.П. Бобров, Г.М. Аксьонова,
Т.Г. Ємлянінова, О.С. Тортика
Досліджено фазовий склад, структуру і спектри газовиділення водню із залізоітрієвих сплавів, які ма-
ли склади: Fe(90)-Y(10), Fe(85)-Y(15), Fe(65)-Y(35), Fe(57)-Y(43 мас.%) та цирконій-кобальт-ітрієвих
сплавів, які мали склади: Zr(80,8)-Co(14,2)-Y(5), Zr(82,28)-Co(17,72), Zr(66,1)-Co(17,8)-Y(16,1), Zr(75,53)-
Co(13,95)-Y(10,52 мас.%). Зроблено висновок, що деякі з досліджених сплавів можуть розглядатися в
якості гетерних додатків для створення пасток водню в конструкційних матеріалах та зварних з’єднаннях
устаткування АЕС з метою зменшення їх водневої крихкості.
THE GETTER ALLOYS FOR FORMATION OF HYDROGEN TRAPS IN THE
CONSTRUCTION MATERIALS AND WELDS JOINTS AT ATOMIC STATION
V.M. Azhazha, S.D. Lavrinenko, A.P. Svynarenko, Yи.P. Bobrov, A.N. Aksyonova,
T.G. Emlyaninova, A.S. Tortika
Phase composition, structure and spectra of hydrogen release from Fe(90)-Y(10), Fe(85)-Y(15), Fe(65)-
Y(35), Fe(57)-Y(43 wt.%) iron-yttrium alloys and Zr(80.8)-Co(14.2)-Y(5), Zr(82.28)-Co(17.72), Zr(66.1)-
Co(17.8)-Y(16.1), Zr(75.53)-Co(13.95)-Y(10.52 wt.%) zirconium-cobalt-yttrium alloys were investigated. It has
been concluded that some of investigated alloys can be regarded as getter additions for formation of hydrogen
traps in the structural materials and welds joints at atomic station to decrease their hydrogen embitterment.
133
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-90721 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 1562-6016 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-07T16:53:30Z |
| publishDate | 2009 |
| publisher | Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Ажажа, В.М. Лавриненко, С.Д. Свинаренко, А.П. Аксенова, А.Н. Бобров, Ю.П. Емлянинова, Т.Г. Тортика, А.С. 2016-01-02T17:08:47Z 2016-01-02T17:08:47Z 2009 Геттерные сплавы для создания ловушек водорода в конструкционных материалах и сварных соединениях оборудования АЭС / В.М. Ажажа, С.Д. Лавриненко, А.П. Свинаренко, Ю.П. Бобров, А.Н. Аксенова, Т.Г. Емлянинова, А.С. Тортика // Вопросы атомной науки и техники. — 2009. — № 6. — С. 127-133. — Бібліогр.: 16 назв. — рос. 1562-6016 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/90721 621.039.5:533.583 Исследованы фазовый состав, структура и спектры газовыделения водорода из железоиттриевых сплавов, имеющих составы: Fe(90)-Y(10), Fe(85)-Y(15), Fe(65)-Y(35), Fe(57)-Y(43 мас.%) и цирконий-кобальт-
 иттриевых сплавов составов: Zr(80,8)-Co(14,2)-Y(5), Zr(82,28)-Co(17,72), Zr(66,1)-Co(17,8)-Y(16,1),
 Zr(75,53)-Co(13,95)-Y(10,52 мас.%). Сделан вывод, что некоторые из исследуемых сплавов могут рассматриваться в качестве геттерных добавок при создании ловушек водорода в конструкционных материалах и
 сварных соединениях оборудования АЭС с целью уменьшения их водородной хрупкости. Досліджено фазовий склад, структуру і спектри газовиділення водню із залізоітрієвих сплавів, які мали склади: Fe(90)-Y(10), Fe(85)-Y(15), Fe(65)-Y(35), Fe(57)-Y(43 мас.%) та цирконій-кобальт-ітрієвих
 сплавів, які мали склади: Zr(80,8)-Co(14,2)-Y(5), Zr(82,28)-Co(17,72), Zr(66,1)-Co(17,8)-Y(16,1), Zr(75,53)-
 Co(13,95)-Y(10,52 мас.%). Зроблено висновок, що деякі з досліджених сплавів можуть розглядатися в
 якості гетерних додатків для створення пасток водню в конструкційних матеріалах та зварних з’єднаннях
 устаткування АЕС з метою зменшення їх водневої крихкості. Phase composition, structure and spectra of hydrogen release from Fe(90)-Y(10), Fe(85)-Y(15), Fe(65)-
 Y(35), Fe(57)-Y(43 wt.%) iron-yttrium alloys and Zr(80.8)-Co(14.2)-Y(5), Zr(82.28)-Co(17.72), Zr(66.1)-
 Co(17.8)-Y(16.1), Zr(75.53)-Co(13.95)-Y(10.52 wt.%) zirconium-cobalt-yttrium alloys were investigated. It has
 been concluded that some of investigated alloys can be regarded as getter additions for formation of hydrogen
 traps in the structural materials and welds joints at atomic station to decrease their hydrogen embitterment. ru Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України Вопросы атомной науки и техники Физика и технология конструкционных материалов Геттерные сплавы для создания ловушек водорода в конструкционных материалах и сварных соединениях оборудования АЭС Гетерні сплави для створення пасток водню в конструкційних матеріалах і зварних з΄єднаннях устаткування АЭС The getter alloys for formation of hydrogen traps in the construction materials and welds joints at atomic station Article published earlier |
| spellingShingle | Геттерные сплавы для создания ловушек водорода в конструкционных материалах и сварных соединениях оборудования АЭС Ажажа, В.М. Лавриненко, С.Д. Свинаренко, А.П. Аксенова, А.Н. Бобров, Ю.П. Емлянинова, Т.Г. Тортика, А.С. Физика и технология конструкционных материалов |
| title | Геттерные сплавы для создания ловушек водорода в конструкционных материалах и сварных соединениях оборудования АЭС |
| title_alt | Гетерні сплави для створення пасток водню в конструкційних матеріалах і зварних з΄єднаннях устаткування АЭС The getter alloys for formation of hydrogen traps in the construction materials and welds joints at atomic station |
| title_full | Геттерные сплавы для создания ловушек водорода в конструкционных материалах и сварных соединениях оборудования АЭС |
| title_fullStr | Геттерные сплавы для создания ловушек водорода в конструкционных материалах и сварных соединениях оборудования АЭС |
| title_full_unstemmed | Геттерные сплавы для создания ловушек водорода в конструкционных материалах и сварных соединениях оборудования АЭС |
| title_short | Геттерные сплавы для создания ловушек водорода в конструкционных материалах и сварных соединениях оборудования АЭС |
| title_sort | геттерные сплавы для создания ловушек водорода в конструкционных материалах и сварных соединениях оборудования аэс |
| topic | Физика и технология конструкционных материалов |
| topic_facet | Физика и технология конструкционных материалов |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/90721 |
| work_keys_str_mv | AT ažažavm getternyesplavydlâsozdaniâlovušekvodorodavkonstrukcionnyhmaterialahisvarnyhsoedineniâhoborudovaniâaés AT lavrinenkosd getternyesplavydlâsozdaniâlovušekvodorodavkonstrukcionnyhmaterialahisvarnyhsoedineniâhoborudovaniâaés AT svinarenkoap getternyesplavydlâsozdaniâlovušekvodorodavkonstrukcionnyhmaterialahisvarnyhsoedineniâhoborudovaniâaés AT aksenovaan getternyesplavydlâsozdaniâlovušekvodorodavkonstrukcionnyhmaterialahisvarnyhsoedineniâhoborudovaniâaés AT bobrovûp getternyesplavydlâsozdaniâlovušekvodorodavkonstrukcionnyhmaterialahisvarnyhsoedineniâhoborudovaniâaés AT emlâninovatg getternyesplavydlâsozdaniâlovušekvodorodavkonstrukcionnyhmaterialahisvarnyhsoedineniâhoborudovaniâaés AT tortikaas getternyesplavydlâsozdaniâlovušekvodorodavkonstrukcionnyhmaterialahisvarnyhsoedineniâhoborudovaniâaés AT ažažavm geternísplavidlâstvorennâpastokvodnûvkonstrukcíinihmateríalahízvarnihzêdnannâhustatkuvannâaés AT lavrinenkosd geternísplavidlâstvorennâpastokvodnûvkonstrukcíinihmateríalahízvarnihzêdnannâhustatkuvannâaés AT svinarenkoap geternísplavidlâstvorennâpastokvodnûvkonstrukcíinihmateríalahízvarnihzêdnannâhustatkuvannâaés AT aksenovaan geternísplavidlâstvorennâpastokvodnûvkonstrukcíinihmateríalahízvarnihzêdnannâhustatkuvannâaés AT bobrovûp geternísplavidlâstvorennâpastokvodnûvkonstrukcíinihmateríalahízvarnihzêdnannâhustatkuvannâaés AT emlâninovatg geternísplavidlâstvorennâpastokvodnûvkonstrukcíinihmateríalahízvarnihzêdnannâhustatkuvannâaés AT tortikaas geternísplavidlâstvorennâpastokvodnûvkonstrukcíinihmateríalahízvarnihzêdnannâhustatkuvannâaés AT ažažavm thegetteralloysforformationofhydrogentrapsintheconstructionmaterialsandweldsjointsatatomicstation AT lavrinenkosd thegetteralloysforformationofhydrogentrapsintheconstructionmaterialsandweldsjointsatatomicstation AT svinarenkoap thegetteralloysforformationofhydrogentrapsintheconstructionmaterialsandweldsjointsatatomicstation AT aksenovaan thegetteralloysforformationofhydrogentrapsintheconstructionmaterialsandweldsjointsatatomicstation AT bobrovûp thegetteralloysforformationofhydrogentrapsintheconstructionmaterialsandweldsjointsatatomicstation AT emlâninovatg thegetteralloysforformationofhydrogentrapsintheconstructionmaterialsandweldsjointsatatomicstation AT tortikaas thegetteralloysforformationofhydrogentrapsintheconstructionmaterialsandweldsjointsatatomicstation |