Библиотека диссертаций Украины Полная информационная поддержка
по диссертациям Украины
  Подробная информация Каталог диссертаций Авторам Отзывы
Служба поддержки




Я ищу:
Головна / Фізико-математичні науки / Фізика металів


Рибалка Сергій Борисович. Кінетика фазових перетворень, ініційованих воднем у магнітотвердих сплавах типу Nd2Fe14B : дис. ... канд. фіз.-мат. наук: 01.04.13 / Національний науковий центр "Харківський фізико-технічний ін-т" НАН України. - Х., 2006.



Анотація до роботи:

Рыбалка С.Б. Кінетика фазових перетворень, ініційованих воднем у магнітотвердих сплавах типу Nd2Fe14B. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата фізико-математичних наук за спеціальністю 01.04.13-фiзика металiв.- Національний науковий центр “Харківський фізико-технічний інститут”. -Харків, 2006.

Дисертація присвячена дослідженню кінетики ініційованих воднем дифузійних фазових перетворень у магнітотвердих сплавах типу Nd2Fe14B. На підставі проведених систематичних досліджень, визначені основні фактори, що визначають кінетику цих фазових перетворень, і вперше побудовані ізотермічної кінетичної діаграми для сплавів Nd2Fe14B (сплав Nd2Fe14B, промислові сплави R2Fe14B, Nd34.0Fe64.8B1.2).

Встановлено, що ізотермічні кінетичні діаграми для ініційованих воднем прямих фазових перетворень у сплавах типу Nd2Fe14B мають класичний С-подібний вид. Інтервал максимального розвитку перетворень складає 700-800оС. На промисловому сплаві R2Fe14B установлене, що збільшення тиску водню в два рази (від 0.1 до 0.2 МПа) приводить до значного (~2-3 рази) прискорення розвитку прямого фазового перетворення. Для ініційованих воднем зворотних фазових перетворень встановлено, що збільшення температури ізотермічної витримки від 610 до 760оС приводить до значного прискорення розвитку фазового перетворення. Встановлено, що підвищення тиску водню при прямому перетворенні в два рази (з 0.1 до 0.2 МПа) приводить до прискорення і наступного зворотного фазового перетворення в ~1.5-2 раза.

Аналіз кінетики досліджених фазових перетворень, проведений у рамках кінетичної теорії фазових перетворень дозволив їх класифікувати як дифузійно-контрольовані фазові перетворення, що протікають за механізмом зародження і росту.

  1. У дійсній дисертаційній роботі вирішена наукова задача, що полягає у встановленні ряду основних закономірностей кінетики ініційованих воднем фазових перетворень (ІВФП) у магнітотвердих сплавах типу Nd2Fe14B: встановлені кінетичні закономірності прямих і зворотних ІВФП, побудовані ізотермічні кінетичні діаграми цих перетворень, виявлена специфіка ІВФП і їхнє місце в ряді класичних фазових перетворень у металах і сплавах.

  1. Створена спеціальна воднево-вакумна установка для дослідження магнітометричним методом кінетики ініційованих воднем фазових перетворень у магнітотвердих сплавах типу Nd2Fe14B (модельному сплаві Nd2Fe14B (Nd15Fe77B8 ат. %) і в 2-х промислових сплавах – R2Fe14B (R36.4Fe62.45B1.15 мас. %, де R –Nd, Pr, Се, Dy) і Nd34.0Fe64.8B1.2 (мас. %)) і розроблена методика експериментального дослідження прямих і зворотних ІВФП в режимі безупинного контролю за їхнім розвитком.

  2. Експериментально встановлено, що для вивчених ініційованих воднем фазових перетворень (як прямих, так і зворотних) у сплавах типу Nd2Fe14B характерні класичні ізотермічні часові залежності розвитку перетворень: після деякого інкубаційного періоду, тривалість якого з ростом температури зменшується, має місце спочатку ріст швидкості ізотермічних перетворень, що потім після проходження через максимум поступово сповільнюється.

  3. Вперше експериментально встановлено, що ізотермічні кінетичні діаграми для прямих ІВФП у сплавах типу Nd2Fe14B мають С-подібний вид: температурний інтервал найбільш швидкого розвитку перетворень складає ~700-800оС, з підвищенням температури від 800 до 860оС і зі зниженням температури від 700 до 610оС має місце уповільнення розвитку перетворення.

  4. На основі аналізу, проведеного в рамках кінетичної теорії фазових перетворень прямі ІВФП у сплавах типу Nd2Fe14B класифіковані як дифузійні фазові перетворення за механізмом зародження і росту. Ізотермічні кінетичні діаграми прямих ІВФП обговорені, виходячи з припущень, що в низькотемпературній області (600-700оС) кінетика прямих ІВФП контролюється дифузією "великих" атомів компонентів сплаву (Nd, Fe), а у високотемпературній області (800-860оС) - швидкістю зародження і росту гідриду неодиму; в інтервалі температур ~700-800оС має місце оптимальне сполучення зазначених факторів і фазове перетворення розвивається з максимальними швидкостями.

  5. Систематично експериментально вивчена ізотермічна кінетика зворотних ІВФП у сплавах типу Nd2Fe14B і встановлене, що при низьких температурах (620-640оС) вони чи не розвиваються за час експерименту (240-360 хвилин), чи розвиваються дуже повільно; з підвищенням температури до 760оС зворотні ІВФП дуже сильно прискорюються.

  6. На основі аналізу кінетики зворотних ІВФП у сплавах типу Nd2Fe14B, проведеного в рамках кінетичної теорії фазових перетворень ці перетворення класифіковані як дифузійні фазові перетворення за механізмом зародження і росту.

  7. Уперше встановлене, що збільшення тиску водню від 0.1 до 0.2 МПа приводить до прискорення в ~2-3 рази розвитку прямих ІВФП в інтервалі максимальних швидкостей перетворення (710-750оС). Встановлено, що величина початкового тиску водню при який було проведено пряме перетворення, сильно впливає на кінетику зворотних ІВФП: підвищення початкового тиску водню від 0.1 до 0.2 МПа викликає прискорення розвиток зворотного ІВФП у ~1.5-2 рази. На основі отриманих експериментальних даних сформульоване наукове положення, що говорить, що водневий вплив на матеріали є не тільки необхідним термодинамічним фактором, що забезпечує принципову можливість розвитку ініційованих воднем дифузійних фазових перетворень у сплавах типу Nd2Fe14B, але також (водневий вплив) є дуже сильним кінетичним фактором (параметром), що дозволяє регулювати швидкість розвитку перетворень даного типу.

  8. Встановлені кінетичні закономірності і побудовані ізотермічні кінетичні діаграми прямих і зворотних ініційованих воднем дифузійних фазових перетворень у сплавах типу Nd2Fe14B представляють цілком визначений практичний інтерес і рекомендовані для використання при розробці HDDR-технологій і водневої обробки магнітотвердих сплавів з метою поліпшення їхньої структури і магнітних характеристик. Практичні рекомендації, розроблені за результатами дійсного дослідження, передані для використання й успішно апробовані підприємством, що спеціалізується на виробництві постійних магнітів зі сплавів типу R2Fe14B ("Експромаг", м. Дніпродзержинськ).

Публікації автора:

  1. Goltsov V.A., Rybalka S.B., Fruchart D., Didus V.A. Kinetics and some general features of hydrogen-induced diffusive phase transformations in Nd2Fe14B type alloys // Progress in Hydrogen Treatment of Materials / Aoki K., Artemenko Yu., Borisov G.P. et al. Ed. Goltsov V.A. – Donetsk-Coral Gables: Publishing House "Kassiopea Ltd". – ITA NRNFM – DonSTU. - 2001. – P. 367-390.

  2. Goltsov V.A., Rybalka S.B., Volkov A.F., Subbotin V.V., Putilov Yu.G. Kinetics of the hydrogen-induced direct diffusive phase transformation in industrial alloy of R2Fe14B type // Металлофизика и новейшие технологии. – 1999. - Т. 21, N. 9. - С. 22-25.

  3. Goltsov V.A., Rybalka S.B., Volkov A.F. Kinetics of the hydrogen-induced diffusive phase decomposition in industrial alloy of the Nd-Fe-B type // Int. J. Hydrogen Energy.- 1999. – Vol. 24. – P. 913-917.

  4. Гольцов В.А., Рыбалка С.Б., Волков А.Ф, Субботин В.В., Путилов Ю.Г. Исследование кинетики индуцированных водородом прямого и обратного диффузионных фазовых превращений в магнитожестком сплаве типа R2Fe14B // ФММ. – 1999. –Т. 87, № 6. – С. 87-91. (http://www.maik.rssi.ru/contents/physmet/physmet6_99v87cont.htm).

  5. Гольцов В.А., Рыбалка С.Б., Волков А.Ф, Субботин В.В., Путилов Ю.Г. Влияние давления водорода на кинетику индуцированного водородом диффузионного фазового распада сплава типа R2Fe14B // Физика и техника высоких давлений.- 1999. - Т. 9. – 1. - С. 76-80.

  6. Goltsov V.A., Rybalka S.B., Volkov A.F. Kinetics of the hydrogen-induced direct and reverse diffusive phase transformation in industrial alloy of Nd2Fe14B type // Functional Materials. - 1999.-Vol. 6, N. 3.- P. 326-330. (http://www.isc.kharkov.com/journal/contents/6-2/23.htm).

  7. Гольцов В.А., Рыбалка С.Б., Волков А.Ф, Путилов Ю.Г., Дидусь В.А. Влияние давления водорода на кинетику индуцированного водородом диффузионного фазового превращения в сплаве типа R2Fe14B // ФММ. –2000.–Т. 89, № 4. – С. 48-52. (http://www.maik.rssi.ru/contents/physmet/physmet4_0v89cont.htm).

  8. Rybalka S.B., Goltsov V.A., Didus V.A., Fruchart D. Fundamentals of the HDDR treatment of Nd2Fe14B type alloys // J. Alloys Comp. – 2003. – Vol. 356-357. – P. 390-394.

  9. Рыбалка С.Б., Волков А.Ф. Экспериментальная установка для изучения кинетики фазовых превращений, индуцированных водородом, в сплавах системы неодим-железо-бор // Сб. инф. материалов ІІ междунар. конф. “Благородные и редкие металлы” (БРМ-97).- Т. 3.- Донецк: ДонГТУ.- 1997.- С. 152-153.

  10. Рыбалка С.Б., Дидусь В.А., Волков А.Ф. Влияние давления водорода на кинетику индуцированного водородом прямого и обратного фазового превращения в сплаве типа R2Fe14B // Вестник УГТУ-УПИ (I уральская школа-семинар металловедов-молодых ученых). - 1999.- T. 1. - С. 42-44.

  11. Rybalka S. B., Goltsov V. A., Didus V. A. and Fruchart D. Fundamentals of the HDDR treatment of Nd2Fe14B type alloys // Book of Abstracts Int. Symp. on Metal-Hydrogen Systems–Fundamentals and Applications. – Annecy (France). – 2002. – P. 158.

  12. Рыбалка С.Б., Дидусь В.А., Додонова Е.В., Гольцов В.А. Исследование влияния фазовых превращений, индуцированных водородом, на микроструктуру сплава типа Nd2Fe14B // Труды IV международной конференции "Благородные и редкие металлы" (БРМ-2003). - Донецк: ДонНТУ. – 2003. – С. 531-533.

  13. Дидусь В.А., Додонова Е.В., Рыбалка С.Б. Эволюция микроструктуры в сплаве Nd15Fe77B8 при HDDR-процессе // Труды IІІ междунар. конф. “Водородная обработка материалов” (ВОМ-2004).- Донецк: ДонНТУ.- 2004. - С. 170-171.

  14. Rybalka S. B., Didus V. A. and Dodonova E.V. Some kinetic and microstructural aspects during hydrogen-induced phase trasformations in Nd2Fe14B alloys // Book of Abstracts Int. Symp. оn Metal-Hydrogen Systems – Fundamentals and Applications. - Сracow (Poland). – 2004. – P. 135.

Особистий внесок автора в опубліковані роботи

[1-8]-[10-11]-виконання експериментальних досліджень кінетики ініційованих воднем фазових перетворень у сплавах типу Nd2Fe14B, аналіз результатів експериментів в рамках кінетичний теорії фазових перетворень; [9]-конструювання і створення установки для дослідження кінетики ініційованих воднем фазових перетворень у сплавах типу Nd2Fe14B; [12-14]-підготовка зразків для дослідження мікроструктури та аналіз результатів дослідження впливу фазових перетворень на мікроструктуру Nd2Fe14B сплавів.