Нейтронографическое исследование гидридных и индуцированных водородом фаз на основе твердых растворов системы Me-N (Me- Ti, Zr) тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.07 ВАК РФ

РГБ ОА

АКАДЕМИЯ НАУК РЕСПУБЛИКИ УЗБЕКИСТАН ИНСТИТУТ ЯДЕРНОЙ ФИЗИКИ

На правах русояпсп КУРБОНОВ ИСРОИЛЖОН ИСАКОВИЧ

УДК 539.27

Нейтронографическое исследование

гидридных и индуцированных водородом

фаз на основе твердых растворов системы Ме-М (Ме- Т1, Ъх)

Спеаггальпость: 01.04.07 - "Физика твердого тела"

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата физшго-матема ических наух

ТАШКЕНТ—1994

Работа выполнена в Институте ядерной физики АН РУз.

Научные руководители:

доктор физ.-мат. nayi

Махмудов А.Ш.

кандидат физ.-ыат.

наук, с.н.с. Хндиров И,

Официальные оппоненты:

доктор физ.-мат. наук,

проф. Петруннн В.Ф

доктор физ.-мат. наук,

с.н.с. Дж>маее С

Ведущая организация: Институт материаловедения НПО

"Физика-Солнце" АН РУз

' Защита диссертг нии состоится " ¿^ЙЗ&^'-Р 1994 года 1часов ла заседании специализированного совета Д 015.15.22 по защиз диссертаций иа соискание ученой степени доктора физико-математически наук в Институте ядерной физики AU РУ по адрес,: 702132, г. Ташкент, пос. Улугбек, ИЯФ АН РУз.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ИЯФ АН РУз. Автореферат разослан " Ж" ¿¿^¿fr 1994 г.

Ученый секретарь следи?лизироьаг юго соьета^/^" ^ t /

доктор фяз.-мат. наук, проф. Г у Е.й. Исматс

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА. РАБОТЫ

Актуальность теш; Экспериментальное исследование фаз внесения на основа переходных металлов IV группы в физике, твердого тела представляет собой одну из актуальных за^ч, и народу с фундаментальным, имеет практическое значение для науки и техника. Это обусловлено тел. что фазы внедрения обладают такиш и^таническгад! а физическими свойствами, как большая твердость, высокая температура плавления, износостойкость и стогЛсость к коррозии в агрессивных среда. .

В фазах внедрения при определенных условиях могут пр-: :екать процессы упорядочения злеиентгч внедрения (I», К, В) и образуются различные фазы, которые существенно влияют на свойства сплазсв. Поэтому изучение процессов упорядочения и фазовых превращений в сплавах ииеет практически-' значение для создзния и использования материала с необходимыми служебными характеристиками.

Упорядочение в бинарных соединения было оунаруетчо г начале этого столетия и благодаря работай зарубежных 'л советских ученых, были обнаружены и расшфроззны ряд новых фаз. Однако определение кристаллической структуры полученных соединенна не всегда удае;-я выполнить. Особенно это касзется фаз внедрения, где один из кошокентоз-весыга легкий элемент. Поэтому обнаружение новых фаз и определение их структуры остаются актуальной задачей физики твердого тела.

Представителями фаз внедрения являются твердые раствори систеи Ые-К и Иэ-К-Н. Характерные свойства этих "зердых растворов- широкая область гсмог чноста а териостабильность в большей диапазона таипера' -р. В настоящей работе методом нейтронографии исследуются именно эти твердые растворы, в которых происходят фазовые переходы, такие к^л упорядочение и раимд, что делает их удобными юдельнкш объектами для структурного анализа. Исследуются закономерности образования новых стабильных в метастабильных фаз в этих системах н изучаются структурные особенности этих фаз. Полученные результата дают-ценную информацию о харак ¿ре чзапиодэйсхвгя внедрш-шх атоиов и позволяют прогнозировать свойства новых материалов.

Целью настоыдей работы является:

изучение фазовых превращений в бингтных (Уе*^) п водородсодержатдах (МэН^) тве.дах раствсрах, а такаэ структурных особенностей гидридных п индуцированных водорсдои фаз на основе

твердых растворов система Не-Я (Ме- И, 7х).

в

Дня достижения поставленной цели кеобходимо би/ю:

- выполнить систематическое нейтронографическое к рентгенографическое исследование твердых растворов систе:.:ы Ме-К и Ме-Л-Н(Б) после пазличной термообработки,

- провести дегидрирование водеродсодержащих образцов при' различных температурах и выполнить систематическое структурное исследование полученных образцов.

Н'тчндя новизна:

1. Обнарутена новая моноклинная фаза в системах. Та-гчт-Н и Расшифрована кристаллическая структура новой фазы, которая

относится к структурному типу анти-АиТе2 по азот/. Установленный структурный \ от является новым для фаз внедрения.

2. Показано, что ран-е наблюдавпаяся упорядоченная фага а'-52^0 30 явится промежуточной и предшествует распаду на -ве

фазы. Такая последовательность превращений в фазах внедрения обнарутена впервые.

3. Впервые проведена жализация атомов дейтерия в твердом растворе 2б®0.15 8 неупорядоченном и упорядоченном состояниях. Обнаружены общие и отличительные черты фазовых превращений в изотопически различных твердых растворах Т32*0 25% и

4. Показано, что в твердых растворах МеЛ^СБ)у атомы водорода или дейтерия расположены не в центрах тетраэдрических междоузлий ГШ- структуры матрицы, как считалось ранее, а значительно смещены.

5. Обнаружена стабильная упорядоченная фаза в системе со структурой типа анти-СаС12. С учете..., образования этой фазы предложен уточненный вариант фазовой диаграммы системы 2г-М.

6. В системах Ме-Ы впервые получен ряд индуцированных водородом фаз (ИВ5), которые не были известны ранее. Исследованы условия образования этии фаз.

7. Изучены структурные особенности индуцированных водородом фаз системы Ме-К. ,

8. Показано, что в зависимости от температуры дегидрирования возможно получение различньа неравновесных фаз; обнаружены обратимые и необратимые фазовые переходы между этими фозами.

Практическая ценность

Получены новые фазы в сплавах внедрения. Установлен: их кристаллические структуры, которые позволяют уточнить фазовые диаграммы соответствующих соединений и помогают объяснив изменение

свойств этих соединений, происходящее при определенных условиях.

Уточненная фазовая диаграмма системы необходима

технологам и исследователям, занимающимся сплавами на основе • нитридов циркония.

Предлохенный с особ получения индуцированных водородом фаз в сис. темах Т1-М и Иг-К путем низкотемпературного дегидрирования позволяв" получить новые фазы, не существующие на равновесных фазовых диаграммах соответствующих соединений.

На защиту выносятся:

1. Условия получения новой маноклинной фазы в системе и кристаллическая гг уктура этой фазы.

У.. Еызод о том, что упорядоченная фаза в твердом растворе ЛЦ, 26% 15 является метастабильной и предшествует распаду.

3. Результаты изучения схемы фазовых превращений в системах Т1-Я-Н и П-Я-В.

4. Особенности распределения атомов водорода по междоузлиям различного типа в изотспически различных твердых растворах ИГ^Гу и ТШ^у в зависимости от температуры.

5. Вывод о том. что в твердых растворах 2г.Чх существуат стабильная упорядоченная орторомбическая 7- фаза со струюурой типа анти- СаС12, и уточненный вариант фазовой -иаграмыы системы гг-И с учетом образования это? $ази.

6. Способ получения новых различных метастэ^чльных и индицированных водородом фаз в системах и гг-Я, особенности кристаллических структур этих фаз.

7. Обнаруженные эффекты в индаированннх водородом фазах: изотропное схатие элементарной ячейки >1 изменение направления смешения атомов металла из идеального полохения при удалеь«и атомов водорода из кристаллической структуры матрицы.

8. Результата исследования схемы фазовых превращений в метастабильных и индуг-рованных водородом фаза».

Дубгахациа. По материалам диссертационной работы опубликованы 15 научных работ.

Апробация работа. Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсухдались на I Р ттубликанс..:>й конференц и "Физика твердого тела и новые области ее применения" (Караганда, 1990 г.); I Республиканской конференции молодых ученых и преподавателей физики (Фрунзе, 1390 г.,, I Московской ме дународной кок ;еренц'ии по комг. зитгаш материалам ?Москва, 1920 г.); XI-ом '

рабочем совещании по использованию не; .ронов в физике твердого тела (Гатчина, 1991 г.); симпозиуме по исследованию ко' денсированных сред ядерными методами (Дубна, 1591 r.J, I Региональной конференции■ республик Средней Азии ч Казахстана по радиационной физике твердого тела (Самарканд, 1991г.); III школе молодых ученых, посвященной к 70-лети>" ТашГУ (Ташкент, 19G2); II и III конференциях молодых ученых, посвященных памаяги У.Г.Гулямова (Улугбек, 1992 и 1Э93 г).

Объем а структура дяссвр. лдаонной работы. Диссертация состоит из введения, 6 глав, выводов и содержит страниц, в том числе 2г рисунков, 29 таблиц, и библиографии, насчитывающей 92 наименований.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность теш исследования, сформулированы цель и задачи, научная новизна и практическая ценность работы, перечислены основные положения диссертации, выносимые на защту.

Первая глава содержи" краткий обзор и анализ литературных данных о структурных исследованиях систем Me-N и Me-N-H.

Анализ литературных данных, посвящеипых исследованию кристаллической структуры твердых растворов системы Zr-N, показал, что в фазовой диаграмме отсуствуют данные о существовании стабильной упорядоченной фазы. В твердых растворах TiKJ , приготовленных методом самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (СВС), в широкой области гомогенности (0,16;$ х < 0,40; г 1Ь < у < 0,21) наблюдается частично. упорядо' ^нная фаза, полный порядок но азоту в которой соответствует структуре типа анти- CdJ2. Однако твердые растворы с высокой концентрацией азота не подвергались низкотемпературной термообработке. В гидридных фазах MeN^ty координаты атоме водорода, расположенных в тетраэдрических междоузлиях, окончательно не определены. Не проведено сравнение структурных карак. эристик изо^рфных твердых растворов МеЗ^ и MeKjjEL, а такте MeN^L, и МеК^..!

В конце первой главы сформулирован постанозка задачи исследования.

Вс второй главе описаны мет дика эксперимента и способ получения индуцированных водородом фаз, приведены результаты хичическог анализа образцов.

Исследованы твердые растворы MeN„ и MeN^Hy получение методом СВС, Предложен способ удаления атомов водорода из кристаллической решали вопородсодгржащих соединений KeN^. При этом структурной

тип исходной гидриднсй фазы сохраняется. Полученные новые кодификации является индуцированными водородом кетастэ'ильныш фазами. •

Все образцы поел термообработки и дегидрирования аттестовывались методами химического и рентгенографическое о анализов. Рентгенографический анализ образцов прои-"зодился на устаг-вке ДРОН-ЗМ, использовал^ ^ь излучение СиКа. Ст>е. :а нейтронограмм производилась при комнатной температуре на нейтронном

о

дифрактометре (Х=1,085 А), установленном на тепловой колонне атомного реактора ВВР-СМ ИЯа> АН РУз. Кндуцирордн»че вс ородом фазы (ИВФ) получала пии помощи высокотемпературной вакуум"ой установки типа СШВЛ-0,6.2/16, в г^бочем объеме которой обеспечивается вакуум до 5,3-Ю-3 Па.

Ъ третьей гдазз гюиведены результаты структурных исследований систем Me-N-H (Me- Ti, Zr).

Влияние отжига на кристаллическую структуру твердых растворов системы li-U-H изучено на примере соединений T1NQ ^Hq 15' TííJq 22®q 19 и TIKq 40Hq 2i в шроком интервале температур.

После отжига тверда растворов TíNq ^Hq ig и TINq ¿jjHq 21 в вакуумированной и запаянной ампуле при температуре 107^-973 К в течение о ч на нейтронограммах наблюдалось расширение некоторых дифракционных макси-унов, но при этом полуширина сверхструктурных отражений не изменилась. Все это свидетельс?гвовало с изменениях в структуре твердых растворов после отжига. Как показывают результаты химического -анализа и контроль по некогерентному фону на нейтронограше .концентрация атомов водорода при этом не изменяется. Общий характер pacnoj" гения дифракционных максимумов на рентгенограммах твердых растворов соответствовал гексагональной плотноупакованной структуре. Однако на рентгенограммах наблюдалось четкое расщепление рефлексов, кроме 00L отражений. Характер р?~шепления был определен '*ак пведоромбк эски- моноклинной: все линш можно проиндицировать, если предположить, что в результате деформации ис одной гексагональной ячейки (с осями ао, с0)

образуется новая- моноклинная- с осями: а» ; Ь» а0; г ; р«

89,82°. В рамках пр. гр. получено хорошее согласие между

экспериментальными и расчетными интенсивностями дифракционных отражений на нейгронограмме и низкие значена. R- факиров.

36%- атомов азота занимают окТпэдрьческие позиции 2(а) с,

координатами 0,0,0; 1/2, 1/2, О; а остальные позиции 0,0,1/2; 1/2,1/2,1/2. Предположение о размещении атомов азота только з положениях 2(а) приводит к существенному ухудшению факторов недостоверности. Атомы водорода занимают один тип тетраэдрических позиции (из двух). Предложен способ описания структуры 7~ фазы через полинговские полиэдры (И- октаэдры и Н-тетраэдры).

Ъ предположении полного дальнего порядгга по подрешет кам азота и водорода (рис.1) упорядоченная новая фаза будет описываться формулой 7- .хН2_у.

Далее изучено влияние низкотемпературной термообработки на кристаллическую структуру твердого раствора т^0.26^0 15-Интересные результата п,лучены р закаленных твердых раствора:., отожженных при температурах 848, 823 и 7й8 К. фи этих температурах и Ере: эни выдержки до 6 ч образуется частично упорядоченная фаза, а при экспозиции 12 ч наолюдаюгся признаки распада твердого раствора на упорядоченные а'- и 7- фазы. При дальнейшем увеличении времении отжига твердый раствор четко распадается а'- и 7- фаз;-. Отсюда видно, что распаду предшествует дальний порядок. Следует отмет гь, что такую последовательность фазовых превргщгний ранее наблюдали в твердых растворах замещения, а в фазах внедрения онэ обнаружена впервые.

Таким образом, наблюдаемая упорядоченная фаза в твердом раст эре ^Нд 15 является метастабильной, и в зависимости от температуры наблюдается такая последовательность фазовых переходов:

1073 К 1023 К 873 К беспорядок - » ближний порядок ■ > дальний порядок-»распад

Обработка нейтронограмыы твердого раствора 2Г2К0.76%.70 по методу• Ритвелда показывает, что его кристаллическая структура относится к пр. гр. Р3ш1; атст азота переимушественно (97%. расположены в октаэдричеасой К а) позиции, а остальные (Зй)-в ^ггаэдрической 1(Ь) позиции. Атомы'водорода ¿занимают один тип тетраэдрических междоузлий из двух и смещены из центра тетраэдра „ (2ц т - 0,621) по оси с (2= 0,615*0 002). Такое смешение атомов водорода в изоструктурном твердом растворе ^о. 26^0.15 не набпюяается Это может быть связано с мало»? величиной амплитуды когерентного рассеяния нейтронов на ядрах водорода и его низкой концентрацией.

РисЛ Схематическое изображение идеальней монок-чкной элементарной ячейки, соответствующе'" составу • атсмы титана;

'¿- атомы эзота; 3- вакансии для атомов азота; 4- атомы водорода: 5- вакансии для атомов водорода. Стрелкгчи указано напраЕ-ение смещени. атсмов. ~

Четвертая глава содержит результаты структурного исследования твердого раствора ТШ0 ^е^й 15"

Дли более достоверной локализации атомов водорода £ твердом растворе 11>10 ^ заменили атомы водорода на его изотоп дейтерий. При этом чувствительность нейтронографического метода возрастает не только из-за слабого Фона некогарентного рассеяния, а такте из-за бч льшого значения амплитуды когерентного рассеяния нейтронов на ядрах атомов дейт рия (Ъ^р 0,667-КГ12 см), структура отнесется к гипу 1д (пр. 1р. Рбд/тас), которб!й имеет и твердый раствор ТШд еНд 15. Хороаее согласие мегду наблюдаемыми к расчетными интенсквностями дифракционных отрах^..ий и наименьшие факторы недостоверности получены при значении свободного параметра ?.£= С,635, отлижем от координаты центра тетраэдрического междоузлия (2Ц т = 0,628). Это значит, что атомы дейтерия смешены из целтра тетраэдра в противоположную сторону от СлихайшеЯ плоскости, заполненной аточами азота.

НаОлэдаеыое смещение свидетельствует о том, что мегду атомами азота и дейте, ил существуют силы отталкивания, -¡то и приводит к смешению последнего из центра тетраэдрическсго мехдоу&лия. По-видимому, именно силами отталкивания между атомами азота V водорода ыогно объяснить ранее наблюдаемый е упорядоченных тверда растворах Ме-К-Н и Ме-С-Н эффект блокировки тетраэдрически-; мехдоузлий, близгайпмх к октаэдрическим мевдоузлиям, заполненной атомами азо„а или углерода.

Представляет интерес изучить упорядочение атомов неметаллов I твердом растворе Т1К0 ^Бд и локализацию атомов дейтерия : упорядоченном Тьердом растворе, так как это позволило бы срзвниЕап структурные ссобе,-ности, тип и характер упорядочения в изотопичесю разных твердых растворах ТШ^ и ТШ^Пу. Для этой цел неупорядоченный тве. дай раствор 0ТО1гах11 Г'РИ различны

температурах в интервале 1193 - 743 К.

Согласно нейтроногрфическим исследованиям процесс упорядочени в ТШр 23^0 15 имеет свои особенности: в ТЦ-, о8*Ь.15 он начинаете при болей высоких температурах («120С К), чем в 23% «.102 К). Если в ТИ^ процессу образования дальнего порячк

предшествует ближний порядок, то Б ТВ^ 26%. 15 этого н наблюдается. Кроме того если в упорядоченном твердом раствор И-рИд 5?Нд 30 атмы водородя располагайся в тет~аэдричесч*у пози...1ЯХ, то з упорядоченном твердом рзствсре ^^о.Бг^Ь.ЗО часл

атомов дейтерия рагмеиена такте и в октаэричесхих позициях.

3 твердом растворе Енедречия Т^.гб^ЛБ при температуре 893 К, кроме а- и а'- фаз, наблюдается образование моноклииной 7- фазы. Следует отметить, что 7- &иза системы Тх-М-В изоструктурна 7- фазе системы Тх-И-Н и является искаженной формой структурного ть.л анти-Сси2. Однако в 7- фазе Т^о.Бг^.ЗО частъ ато"ов дейтерия остается в октаздрических позициях 2(е), чего не наблюдается в 7-фазе Кроме того, чистая 7- фаза в системе И-И-Н при

составе ?1Н0 -^Нд не наблюдается. Можно предположить, что эти отличия обусловлены изотопическими особенностями атомор Н и В.

Пята а тж )3 посвящена сруктунноыу исследованию двухкомпонент-ной" системы Иг-К.

В твердых растворах гг!?х (0,22 ^ у £ 0,24) ппи температурах 673-623 К обнаружен фазовый переход типг порядок-беспорядок. Упорядоченная 7-ф за со структурой тепа антч-СаС12 описывается е рамкэх пр. гр. Рпш. Наименьшие значения И-факторов (Н^- 2,59%,

3,65%, Кехр= С,79%, ПВг= 5.41%, 6,20%) были получены в следу идем ..редлоложении; атомы металла занимают 4(#) позигчи и атг>и азота преимущественно (72%) заполняет октаэдркческие позиции 2(а), а остальные е 2(с) позиции (степень .дальнего порядк . т}0,16). Слоистый характер по оси с исходной ГПУ- ячейки з роибич .сксй решетке сохоаняетсг: (по оси Ь). Направление смещения атомов металла свидетельствует, что между атомами азота и Циркония существуют силы отталкивания. Температура фазового перехода, существенно уменьпается с уменьшением концентрации азота от стехисС^трии 2x^.1, причем температура перехода в ^ настолько низга., что при этой температуре диффузия атомов сильно замедлена. Область гомогенности 7- фазы характеризуется меньшим содержанием азота, чем стехиометрической ¿г2Н и по этому 7- фазе следует приписать формулу 7- гг2Н1_х. 7- гг2К1_х- фаза при значениях 0,52 $ х £ 0,56 наблюдается в ст -.бильном, а при х < 0,52 -в метастабильном сост-янии, что объясняется -.юле быстрым ростом температуры распада, чем температуры упорядочения твердого раствора Хг!^ с увеличением концентрации азота.

Учитывая условия образования 7- гг2Н._х- фазы, пре.,ложен уточненный вариант фазовой диаграммы системы 2г - N (рис.2).

Шаста я глав а_ содержит результат нейтронографическогс исследования индуцированных водородом фаз в системе 1е-Н.

Для исследования использовали водород-одержашие соединения

Атомное отиошеиие,ф

Рис.3 Уточненный вариант фазовойдиаграшы системы 2г-И.

системы Ме-Н-Н, смнтезиробанныг методом СВС. Согласно рентгено- ч нейтроноструглурному анализам образцы, кроме ггИд^Но были однофазными.

Дегидрирование образцов проводили в интервале температур 573+1273 К в непрерывно откачиваемом вакууме при различных временах выдержки (12*36 ч).

Как показываот . результаты, химического анализа, такая термообработка приводит к полному удаление атомов водорода о решетки, а исходное количество азота удерживается. Й5 отсуствии сломов водорода в дегидрированных образцах качественно свидетельствует также отсутствие на нейтронограммах спада уровня фона, обуславливаемого некогерентным рассеянием на ядрах атомов водорода (рис.3).

Данные рентгено- л нейтр. ноструктурного "анализа показывают, что в дегидрированных образцах признаков распада не наблюдается, а структурный тип сохраняются.

(Ч1ремеление пцэамегров рьлетки б ИВЕ показывает, что они

Рис.3 Нейтронограммы; неупорядоченные гивидной (О,) и индупириванной водородом £азы, упорядоченные гидридной (о) и индуцированной водородом (2Л фапы.

существенно уменьшаются по сравнена с параметрами исходной гидридной фаза. Бели в гидридных фазах, например, для неупоря юченного (Т1Н0>2бН0>15) и упорядоченного (ТЗ^Яр. „Нд 30)

* * © "о *

твердых растворов, о= 2.978 4 0,003 А и с= 4,795 ± 0,002 А, то в

о о

ива а= 2,956 10,003 А и с= 4,765± 0,002 А: Интересно отметить, что з преде."« ошибки эксперимента сг-ношение с/а - 1,61 остается постоянным. Следовательно, в результате удаления атомов водорода из решетки • практически происходит ее изотропно" сжатие по всем направлениям.

Согласно рентгено- и нейтронографическому анализам, после дегидрирования двухфазного —¡ердого раствора 2гЯд 27^0.35 при 623 к "замораживаются" два упорядоченных твердых раствора со структуре% типа анти- С(И2-

Огжиг дегидрированных образцов (ИВФ) в вакуумированной кварцевой ампуле при температуре 573 К в тет "ние 300 ч не пригул к распаду. Следовательно, ИЕ" довольно устойчива при температурах 573 К. Тершобработка индуцированных водородом ^ и а' -

Т12и0 фаз ..ри температурах Т» 673 К привела к распаду на две фазы: гексагональную а- и тетрагональную Е-фазы. Отжиг индуцированной водородом моноклинной 7- Из^о ®азы ПРИ температуре 743 К в течение 12 ч привел к появлению отражений о. ч-етрагоналыюГ« е- фазы. Такой фазовый состав образцов соответствует равновесной фазовой диаграмме системы И-Л.

Анализ нейтронограммы и рентгенограммы образца, дегидрированного при 723 К, показывает, что при этом образуется упорядоченная ромбическая 2г2Нд Феза со структурой типа анти-СаС12 (7- фаза).

На иейтроног^аммах обрр-зца, дегидрированного при 1073 (К, наблюдается отражения' от гексагональной фазы со структурой V слабые отражения от кубической фазы. Анализ интенсивностей н^йтроиодафракционньа отражений, соответствующих гексагональной фазе, показал, что содержание "зота в твердом растворе соответствует соотносению Ы/2г= 0,34.

Дегидрирование образца при 1273 л приводит к распаду его на упорядоченный твердый раствор с меньшим удержанием азота и куб;, ¡еск й ..итрид циркония, что соответствует равновесной фазовоР дкаграшз.

-Следовательно не'тюрздо" иные фазы типа и а-

2г^0.331 и Упорядоченные фазы: типа антн-СсИ2 (а'~ 112«0 52 и а'-

2г2к0.76к анти" АиТе2 (7- 112К0-80) и ант- гаС12 (т- ¿'^ОЛв^ наблюдаемые при дегидрировании, являютсз метастабильньиаи.

Были изучены такте .или взаимных превращений метастабильных фаз в системе

В отличие от гидридных фаз исчезновение блитнего -"грядка в ИВФ (о чем свидетельствует отсус ие диффузного отражения на нейтронограммах, приведенных на рис. 3 а и б) позволяет предположить, что ближний порядок в соответствующей гидридной фазе обусловлен присутствием атомов водорода.

В упорядоченной гидридной и индуцированной водородо1 фазах смещение атомов металла от идеального положения происходит в разных направлениях: в гидридной фаз£ атомы металла смешаются в сторону плоскости, преимущественно заполненной гтомами азота, а в индуцированной . в дородом фазе - в сторону, плоскс. .та, содержаще; вакансии.

ОСНОВНЫЕ ЕУВОДЫ

1. В системах Т1-К-Н(Б) обнаружена новая монетслиннп 7-

_хН(В)2_у- фаза. Метслэми реитг_.-ю- и нейтронографии

установлена кристаллическая, структура 7- фазы. Покгоано, что моноклинная 7- фаза образуется в результате фазового пе^хода порядок- порядок н основе известной упорядоченной гексагональной х' Т12Ы1_х1{(В)2_у- фазы. В новой модификаЦДО|( модель "одного порядка ю подрешетке азота соответствует Структуре типа анти- АиТе2 [калаверит).. Такой структурный тип в фазах внедрения, к которым лноиится соединение ТШ^Б),,, наблэдазтся вперзсе.

2. Изучены процессы ^орядочения 1 распада в твердом растворе ГИ^ 26% 15" ОЗн^РУ1®110* чт0 ранее наблюдаемая упорядоченная £'- ¿аза является метастабильной.

3. Изучение строения Т!!^ 25^3 15 и сравнение ее с гидридной зазой ТИ^ ^^о а5 позволило выявить сходство и различие в :трутуре этих твердых растворяв. О ювное различие 'заключается в ■ом, что процесс упорядочения в дейтерированном соединении роисходит при боле'? высоких температурах, чем в гидридном (1193 1С о сравнению с 1023 К).

4. С помощью метода Ритвелда по нейтронографическим данным тсчнены координаты атомов водорода (дейтерия) в гидридных и ейтерийсодержаща соединенях.

5. Показана^ что в интервале теьтератур 073-623 К в тверда'

растиорах 2гК0<22 ZrNo.24 образуется стабильная упорядоченная у-фаза со структурой типа ¿ти- СаС12.

Учитьзэч условия образована 7- Zr?N1_х- фазы, предложен уточненный вариант фазовой диаграммы Системы Zr-N.

6. Предложен сг.осс' получения новых метает? 'ильных индуцированных водородом фаз в системах Me-N, который заключается в том, что из водородсодерхаиих' трехком'-эдентных соединений Mejy^. удаляют во юрод в непрергтано откачиваемом вакууме при темпер? ~vpax ноте, чем температура распада соединений Ме!^. Полученные фазы невсзмогно получить другими известными способами.

7.. Изучены структурные особенности индуцированных водороде* фаз в системе Me-N. Показанс что в зависимости от степени упорядоченности исходной гидридной фазы ИВФ мохет быть упорядоченной или полностью разупорядоченной.

Обнаружено, что в ИВХ>, по сравнению с гидридной фазой, щ исходит изотропкное статае . чейки и изменение направлени" смещения атомов металла из идег льного полохения.

3. Обнаружено, что в неравновесных фазах (ИВ?) системы Zr-1 существуют обратимте и необратимые фазовые переходы в зависимости от температуры их получения и термообработки. Предложена схемг фазовых превращений в "еравновеском состоянии

«

Основные материалы, включенные в диссертацию, опубликованы в следящих работах: Курбонов И.И., Хидиров И., Махмудов А.Ш. Индуцированные водородом игтастабильные упорядоченные фазы в системах Ti-1 и Zr-N// Тезисы докладов I республиканская конференция "Физик: твердого тела и новые области ее применения", Караганда, 1990 с.5.

Хидиров И., Рахимов А. С., Лорян В. Э., Курбонов И. И Получение метастаби лъных фаз в системах I1-N к Zr-V путе! дегидрирования водородсодерхашд твердых растворов// Изв. AJ СССР. Неорган, матер., 1S90, т.26, WO, с. 2113-2116

Хидиров И., фрбонов И. И. Определение кристаллически: структур ыетастабильных упорядоченных фаз в системах Ti-N 1 2r-N методом нейгроннс'1 дифрак"ии//Тезисы докладов Московска международная конференция по композитам,Москва.1990,ч.1,с.149 Хидиров И, Курбонов И.И., Махмудов А.Ш. Индуцированна водородо" $аза в с нет?мае Т1-Л//Препр.. Р-8-470, 1990, 12с.

2.

1

5. Курбонов И. И., Хидиров И., Махмудов А.Ш. Структурные особенности индуцированной водородом метастабил: »Ä.fJgjJJ^» фазы//Тезисы докл.' 1 республиканской ко»:аеренци» - ii^jpjßx ученых и преподавателей физики, Фрунзе, xcfâo, c.82-8ä.*

6. Курбонов И.И., Хи,г<ров и, Махмудов А.Ш. Фазовые'^перехода в метастабильном состоянии твердого раствора азота в а- 2г//Тез. докл. 1 республиканской конференции молодых ученых чи преподавателей физики, Фрунзе, 1990, с.83-84.

7. -Хидиров И, КурбокjB И.И., ¡Махмудов A.Ui.j Индуцированная водородом метастабильная фаза в системе Ti-N// Метллофизика, 1991, Т.13, Н6, с. 43-48.

8. Khidirov т., Kurboncv I.I., \у.аЧШзийо v -••TT":T| Dt.erainatioq., oî Crystal Structures of Metactsble ordered Phases in It-Jîanû Zr-îî Systems bi Method of Neutron Diffraction^^*ai^T?ei" Science publishers London and New-York. 1991, ^

9. Хидиров И., Курбонов И. И.

упорядочение азота в решетке а- 1т// Jгб. физ. тур.," 1291, йи, с. 67-70.

10. Кур'снов И.И., Хидиров И., Падурец Л.Н. Локализация атомов дейтерия в твердом растворе TiNg 2gD0 15 методом нейтронной дифракции//Тез. докл. 1 региональной конфренции республик Средней Азии и Казахстана: Радиационная физика твердых телах, Самарканд, 1291, т.1, с.83.

11. Хватанская Д.Я., Курбонов И.И., Хи/иров И., Пресман B.C., Зм Е.Т. Елигний порядок в системе т1-11-Н.//Узб. физ. JQrp. 1992, Й6, 54-56. ■

1Г Хидиров П.,- Курбонов И.И. Упорядоченная фаза в./.системе Zr-NZ/ДАН Уз ССР, 1991, Кб, с. 25-26 "-■

13. Курбонов И.И., Хидиров И. Уточнение фазовой да. граммы системы Zr-N методом нейтронографии//Труды III школы молодых ученых ТаиГУ, Ташкент: Университет, 1992, с.20-24.

14. Хидиров И.. Курбонов И. И., Падурец Л. Н. Нейтронографическое исследование неупорядоченного твердого раствора TiNo.26®0.15// Металлофизика, 1993, т. 15, Яв, с.87-90.

15. Хидиров И., Ку>бонсБ И.И. Способ получения нитрида титана// Заявка на пат. РУз. Пол. реп. CT 25.04.9'.

Мэ-И (Уе- Т1, 1т. СИСТЕМАМИ* АСОСИДАГИ ^ТЩ ЭРИТМДЛАРШНГ водорода ВА ВОДОРОД 50СИЛ КШШБ КЕТГАН «АЗАЛАРИНИ НЕЙТРОНОГРАФИЯ У СУЛИ БИЛАН ЗРГАНИШ

ИСРОЙЛЖОН ИСАКОВИЧ ЦУРБОНОВ

1$ИС1£АЧА ИШЮСИ

Диссертация Йе-И ва Ие-Л-Н систеиалари асосадаги зрит

каларнанг ^ароратга боглик ходда руй оерадагаи фаза ^тишларшга в. дород кидиб кетган янги хш. тларни хамдз бу холзтларни узит

т.оо тузклиш хусусиятларини нейтронография усули билан урганит маса лаларига багазлакган.

Одатда ноыетал атоыларини тартибланишн паст ^ар-ратларда сода б^лади. Паст ^ароратларникг (1и73-973 К) водородли ИН^Ну (0,32: ^ 0,40; 0Д9 0,27 > датчик эритиаларникг кристал тузилишлариг таъсиршш ^рганиш нати^асида янги фаза кузатилди ва бу фазанин ^шстал т.. зшвша аиа$ланди. Тартибланган а'- гексагональ тузилкзда генэтик кихатидак я!$ин булгач тартибланган 7- моноклин тузилишг утиш критилгаи фаза.чар со^асвда янги булиб, бу фаза утиш бош^алар Чан узпга хос хуускятяари билак фарц ^лади. Нометал злеиентла иарори как булган ТИ?0 ^Нд ^аттш^ эратмада 873-773 К ^арора оравшую а'- гексагокал фазанинг иккига (а'+"[) парчалэниши куза тилда. Кристал тузоышткг бундай бузилиши а'- фазанинг нотургу зкашшгини бнлдарада. Водород (дейтерий) атоиларини оддий ячейкад Еойлашшни ургаиша- укл тетраэдр иарказида зиас балки Ъ йунэлигид бпр оз с&лхиганлипши акш^ланишига олиб кг-да. Атсиларни силзш йуналиш водород (дейтерий) ва азот атомдарн орасида итариш кучлар у.зш.уд зкаишгидан далолат беради.

1т-11 система а-.дшг 5$аттш$ зратмаларида 673-623 К ^ароратлард туррун 7 - фаза борл*тв анюрткган ва бу фазанинг ^осал булиш са баолзри ургашяиб, ыувозонатли фазалар диаграимасига а ни ¡¿лик кири талда.

Водород атоиларини паст ^ароратларда уздухсь^ вахуу таъьилкяаниб тургавда КеН^Ну барахыалар таркибидан чш^ариб юбори янги фазалар а«аш усули таклиф 1$илннган. ^осил булгзн тартибяз в тяртабсиз шо-а фазалар "водород ^осил 1£ил::б кетган фазалар" (Б^КФ даб номланда. Ме-К система. ^рвда ^ар хил тузилиига зга булган би з^&тор "арз&бхя ва тартибсиз ВЗр^Ки, дар олинди хамдз уларкинг £зиг хос гузшша хусусиятлара урганилди.

STUDIES OF HYDRIDE AND HYDROGEN INDUCED PHASES IN SOLID SOLUTIONS BASED ON Me-N (Me-T*, Zr) SYSTEMS USING NEUTRON DIFFRACTION METHOD

ISROILJON ISAKOVICH EURBONOV

ABSTRACT

The dissertation is dedicated to studies of t ,uperature dependent phase transitions in solid solutions based on Ue-W and Ue-N-H systems and of hydrogen induced new states and their structural pecularities using neutron diffractoin method.

Normally non-metal atoms ordering occurs at low tempertures. As a result oi studies oi low temperature 1073-973 K effects on crystalline structure of the hydrogen containing MeN^Hy (0.32i s ; 0.40; 0.19 s y i 0.21) solid solutions a new phase has been observed and its crystalling structure has been identified.

The transition from the (a ) hesagonal structure produced by temperature effect to the (;) monoclinic structure, genetically close to it, differs from transition observed earlier in thesesolutions by its peculiar features.

It has been observed in the IiN0 2uHq ^ solid solutions having low consentration of non-metal1lc elements tha* in the temperature range 873-773 K a'- hexagonal phase decomposes Into two (a' + ;> phases. Such a decompasition of crystalline structurc-shows instability of a'- phase.

Studies of K(D) atoms locations in an elementary cell shew that they are not located in the centre of tetrahedron but shifted a little along z- ails. The direction of this s"'Lf t offers that .ere exists repulsive forces between H(D) and N atoms.

It has been found that in Zr-N solid solution there is stable ordered 7- phase in the temperature interval of 673-623 K. Takir7. into account information of this new phase the phase diagram of system Zr-N was determined mere precisely.

Method for obtaining of new phases by dehydrogenation of ternary compounds MsNjHy using continuous pumping 'out at tempers"ures lower than decomposition temperature of MeNT was sugg-sted.