Физико-химические основы формирования боросиликатного покрытия на дроби гидрида титана тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.17.11, кандидат наук Куприева, Ольга Валерьевна

• Куприева, Ольга Валерьевна
• кандидат наук
• 2015

Оглавление диссертации кандидат наук Куприева, Ольга Валерьевна

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. Особенности структурно-фазового состояния гидрида титана

1.1. Общая характеристика металлоподобных гидридов

1.2. Структура связи в системе металл - водород

1.3. Перенос водорода в металле и образование гидридного слоя

1.4. Гидрид титана

1.5. Нейтроно-защитные свойства гидрида титана

1.6. Взаимодействие нейтронов с веществом

1.7. Материалы и конструкции биологической защиты

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 1

ГЛАВА 2. Сырье, материалы и методы исследования

2.1. Характеристика исходного сырья и материалов

2.2. Методы исследований

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 2

ГЛАВА 3. Модифицирование дроби гидрида титана боросиликатом натрия. Структура боросиликатного покрытия

3.1 Коллоидно-химические аспекты активации и модификации поверхности дроби гидрида титана боросиликатом натрия

3.2 Структурно-фазовая характеристика боросиликатного покрытия

3.2.1. Покрытие на основе борной кислоты

3.2.2. Покрытие на основе боросиликата натрия

3.3 Микроструктура боросиликатного покрытия

3.4 Исследование термического воздействия на структуру тонкопленочного

боросиликата натрия методом эллипсометрии

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 3

ГЛАВА 4. Структурно-фазовые превращения в дроби гидрида титана

при нагревании

4.1 Структура поверхности дроби гидрида титана

4.2 Моделирование физико-химических процессов модифицирования дроби гидрида титана боросиликатом

4.3 Структура поверхности модифицированной дроби гидрида титана

4.4 Термодинамические расчеты термической диссоциации гидрида

титана

4.5 Особенности термического разложения дроби гидрида титана

4.6 Структурно-фазовый состав модифицированной дроби гидрида титана, подвергнутой термообработке

4.7 Дефектность кристаллов модифицированного гидрида титана, подвергнутого термической обработке

4.8 Эффект рентгеновской флуоресценции гидрида титана

4.9 Структурное состояние и фазовый состав тонких приповерхностных слоев модифицированной дроби гидрида титана, подвергнутой термообработке

4.10 Особенности окисления дроби гидрида титана при термообработке

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 4

ГЛАВА 5. Оценка радиационно-защитных характеристик композиционного материала на основе модифицированной дроби гидрида титана и цементного вяжущего

5.1. Композиционный материал на основе модифицированной дроби гидрида титана и цементном вяжущем

5.2. Оценка основных характеристик радиационной защиты при прохождении излучения в исследуемых материалах

5.3. Моделирование прохождения нейтронного и гамма- излучения через защитные материалы

5.4. Расчет величины длин релаксации для плотности потока быстрых нейтронов и мощности дозы гамма-квантов в исследуемых материалах

5.5. Экспериментальные исследования радиационно-защитных характеристик материалов

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 5

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Приложение №1. Технологическая инструкция И-11/27/01-13 "Материал на основе дроби гидрида титана и портландцемента для биологической защиты.

Порядок приготовления, укладка и сушка

Приложение М2. Технологический регламент TP 2066339-11/27-01-13 "По приготовлению и укладке композиционного материала на основе дроби гидрида

титана и портландцемента для биологической защиты"

Приложение №3 Технические условия ТУ 6968-008-2066339-11 "Композиционный материал на основе модифицированной дроби гидрида титана

для нейтронной защиты транспортных ЯЭУ"

Приложение №4. Свидетельство о регистрации Ноу-хау № 20140022 "Способ получения композиционного материала на основе модифицированного гидрида

титана и портландцемента" от 19.11.2014г

Приложение №5. Заявление о выдаче патента Российской Федерации на изобретение "Способ нанесения боросиликатного покрытия на частицы гидрида

титана"

Приложение №6. Акт о внедрении научно-исследовательской работы в учебный процесс

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Физико-химические основы формирования боросиликатного покрытия на дроби гидрида титана»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность, В настоящее время в ведущих экономически развитых странах мира реализуются программы по разработке и последующему вводу в эксплуатацию новых типов атомных реакторов, в том числе и реакторов на быстрых нейтронах (БН). Передовые позиции здесь принадлежат Российской Федерации. Согласно энергетической стратегии России на период до 2030 г. в атомной энергетике будет расширено серийное производство и ввод в эксплуатацию новых типов реакторов, АЭС и ядерно-энергетических установок, в том числе и для ВПК.

С другой стороны одной из актуальных задач атомной энергетики является разработка транспортного упаковочного комплекта (ТУК) нового поколения для отработавших тепловыделяющих сборок (ОТВС)энергетических реакторов с повышенным выгоранием топлива (более 50 МВт сут./кг Ц) [1].

Степень разработанности темы работы. Важная роль в таких разработках принадлежит выбору материала нейтронной защиты. Одним из перспективных материалов для нейтронной защиты являются гидриды переходных металлов.

Интерес к изучению гидридов металлов связан с расширением области их применения в современной энергетике и в особенности - с перспективами их использования в будущем. Создание термостабильных замедлителей для ядерных энергетических установок, решение задач эффективного извлечения, хранения и транспортировки водорода, диффузия водорода через стенку будущих термоядерных реакторов, водородное охрупчивание металлических конструкций -все эти и другие проблемы требуют глубокого понимания природы гидридных систем.

Важным является и направление, связанное с использованием гидридов переходных металлов в ядерной технике, для получения новых видов радиационно-защитных материалов. Применение гидридов металлов в атомной

промышленности в качестве нейтронно-поглощающих материалов неразрывно связано с решением ряда фундаментальных и прикладных проблем, прежде всего направленных на изучение особенностей адсорбции-десорбции, термостабильности гидридов в широком температурном интервале в зависимости от структурно-фазового состава и микродефектов в кристаллических решетках гидридов металлов. Теоретический интерес представляет изучение термодинамических свойств гидридов металлов вблизи точек структурно-фазовых переходов металлов и их гидридов.

Особое внимание в последние годы уделяется гидриду титана с повышенным содержанием водорода для поглощения нейтронных потоков в ядерной энергетике в качестве замедлителя в регулирующих стержнях ядерного реактора на быстрых нейтронах, а также в качестве наполнителя для защиты от радиоактивного излучения.

В настоящее время возрастает интерес к изучению общих закономерностей и свойств системы титан-водород, поскольку взаимодействие водорода с титаном в широком диапазоне температур является особенно важной проблемой физического материаловедения.

Несмотря на многочисленные исследования взаимодействия водорода с титаном [2-7] многие закономерности до сих пор недостаточно изучены. В данной работе представлены результаты исследований модификации поверхности дроби гидрида титана боросиликатом натрия для повышения термостабильности гидрида титана. С теоретической и практической точки зрения интересным является использование материалов типа "core-shell" ("ядро-оболочка"), где в качестве ядра выступает гидрид титана, а боросиликатная оболочка и оксид титана препятствуют выходу водорода при термической обработке материала.

Цель работы и задачи исследований. Цель работы - выявление физико-химических основ формирования боросиликатного покрытия на дроби гидрида титана, механизмов эволюции структуры и фазового состава покрытия для повышения термостабильности гидрида титана и создании на его основе высокоэффективного нейтроно-защитного композита для ЯЭУ.

Задачи исследований: - изучение физико-химических процессов модификации поверхности гидрида титана боросиликатом натрия;

- исследование структурно-фазовых превращений гидрида титана и боросиликатного покрытия в температурном интервале 100-1000°С;

- изучение процесса диссоциации гидрида титана, миграции водорода в объеме и на поверхности дроби гидрида титана в интервале 100-1000°С;

- разработка состава и технологии изготовления композита на основе модифицированной дроби гидрида титана и цементного вяжущего;

- моделирование процессов прохождения нейтронного и гамма излучения через композит и экспериментальное определение его радиационно-защитных характеристик;

- подготовка нормативных документов для реализации теоретических и экспериментальных исследований.

Научная новизна. Теоретически обоснована и экспериментально подтверждена возможность модифицирования поверхности дроби гидрида титана боросиликатом натрия. При этом впервые:

- установлено, что основой модифицирования гидрида титана является его предварительная химическая активация путем адсорбции из водно-спиртовых растворов метилсиликоната натрия (МСН) с последующим осаждением борной кислоты из водного раствора;

- выявлены адсорбционные и электрохимические характеристики гидрида титана в зависимости от рН среды и концентрации МСН;

- установлено, что в температурном интервале 100-900°С как в боросиликатном покрытии, так и в гидриде титана протекали структурно-фазовые превращения, способствующие активации твердофазового взаимодействия в системе гидрид титана - боросиликат натрия с проявлением эффекта Хедвала;

- показано, что способность накапливать водород в интервале 500-700°С в модифицированном гидриде титана определялась микро-искажениями и увеличением плотности дефектов в кристаллической решетке гидрида, фазовым

составом, толщиной боросиликатного покрытия и глубиной диффузии кислорода в объем дроби гидрида титана. В интервале 700-900°С наблюдалась релаксация локальных напряжений, приводящая к интенсивной диссоциации гидрида титана и окислению титана;

- рассчитаны физические константы взаимодействия нейтронного и гамма-излучений различных энергий для разработанного радиационно-защитного композиционного материала.

Теоретическая и практическая значимость работы. Смоделирована схема физико-химического взаимодействия метилсиликоната натрия с поверхностью гидрида титана. Выполнены расчетные физико-математические модели взаимодействия нейтронного (быстрых и тепловых нейтронов) и гамма-излучения с разработанным композиционным материалом на основе модифицированной дроби гидрида титана и цементного вяжущего.

В результате аналитических и экспериментальных исследований разработаны технология модификации дроби гидрида титана боросиликатом натрия из водных растворов, а также состав и технология изготовления эффективного нейтронно-защитного композита на основе модифицированной дроби гидрида титана и цементного вяжущего. Техническая новизна модифицирования дроби гидрида титана защищена заявкой в ФИПС на выдачу патента РФ на изобретение.

Модификация дроби гидрида титана боросиликатом натрия позволила повысить термостабильность гидрида с 500 до 700°С, затруднив диффузию водорода из объема дроби.

Получены экспериментальные зависимости изменения плотности потока, мощности дозы и длин релаксации нейтронов и гамма-излучений от толщины защитного слоя, важных для инженерных расчетов конструкций защитных экранов для ЯЭУ.

Разработаны нормативные документы для производства нового типа эффективного нейтронозащитного композита для ЯЭУ, утвержденные в ФГУП "НИКИЭТ" им. H.A. Доллежаля (г.Москва) и принятые к внедрению в ОАО

"ОКБМ Африкантов" (г.Н.Новгород) и ПО "Севмаш" (г.Северодвинск) корпорации "Росатом".

Методология и методы исследований. Обоснован выбор объектов исследования (дроби гидрида титана, цементного вяжущего, суперпластификатора) для разработки и получения композиционного материала радиационно-технического назначения. Методологической основой явились общенаучные (физико-механические, теплофизические и химические) и специальные (радиационные) методы исследования.

Для проведения качественного и количественного анализа по изучению механизма химической активации и последующей модификации поверхности дроби гидрида титана, процессов взаимодействия высокоэнергетических излучений на эксплуатационные характеристики разработанного материала использовали: рентгенофазовый (РФА) и рентгеноструктурный анализ, рентгенофлуоресцентный анализ (ХЕШ), ИК-спектроскопия, спектральная модуляционная эллипсометрия, электронная и оптическая микроскопия, сканирующая зондовая (атомно-силовая) микроскопия высокого разрешения.

Для комплексного анализа радиационно-защитных свойств разработанного композиционного материала проводилось физическое моделирование. Положения, выносимые на защиту:

- особенности адсорбционных и электрокинетических явлений при модификации дроби гидрида титана боросиликатом натрия из водных растворов;

- результаты исследований изменения структурно-фазовых превращений в дроби гидрида титана и боросиликатном покрытии при термообработке;

- особенности диссоциации дроби гидридов титана и миграции водорода и кислорода в объеме и на поверхности;

- термическая устойчивость дроби гидрида титана до и после модификации;

- результаты теоретических и экспериментальных расчетов радиационно-защитных характеристик разработанного композита.

Достоверность полученных результатов. Для получения достоверных результатов исследований, все эксперименты проведены по

стандартным методикам, ГОСТам, на метрологически аттестованном в Госстандарте РФ оборудовании и в аккредитованных в системе Госстандарта РФ Центре радиационного контроля (№ САРК RU.0001.443195) при БГТУ им. В.Г.Шухова и в ядерно-физической лаборатории ФГУТТ "НИКИЭТ".

Все результаты, представленные в диссертации, получены при непосредственном участии автора. Автор принимал участие во всех этапах исследований: разработке экспериментальных установок, подготовке и проведение экспериментов, обработке экспериментальных данных, обсуждение полученных результатов, оформление публикаций.

Апробация результатов работы. Основные положения диссертационной работы представлены: на IX конференции по физике высоких энергий (г.Харьков, 2011г.); Всероссийской научной конференции студентов и аспирантов "Химия и химическая технология" (г. Томск, 2012г.); конкурсе Московского международного салона изобретений и инновационных технологий "Архимед-2012" (г. Москва, 2012г.); XXIII международном совещании "Радиационная физика твердого тела" (г. Севастополь, 2013г.); IV международной научно-практической конференция "Научные перспективы XXI века" (г. Новосибирск, 2014г); IV международной научной конференции "Современные концепции научных исследований" (г. Москва, 2014г.); XLIV международной Тулиновской конференции по физике взаимодействия заряженных частиц с кристаллами (г. Москва, 2014г.); международной научно-практической конференции "Наукоемкие технологии и инновации" - XXI научные чтения (Белгород, 2014 г).

Внедрение результатов исследований. Апробация полученных результатов в промышленных условиях осуществлялась на предприятии ФГУП "Научно-исследовательский конструкторский институт энерготехники им. A.A. Доллежаля (г.Москва) и принятые к внедрению в ОАО "ОКБМ Африкантов" (г.Н. Новгород) и ПО "Севмаш" (г.Северодвинск) государственной Корпорации по атомной энергии "Росатом". Для внедрения результатов научно-исследовательской работы разработаны следующие нормативные документы:

- технологическая инструкция И-11/27/01-13 "Материал на основе дроби гидрида титана и портландцемента для биологической защиты. Порядок приготовления, укладка и сушка";

- технологический регламент ТР 2066339-11/27-01-13 "По приготовлению и укладке композиционного материала на основе дроби гидрида титана и портландцемента для биологической защиты".

- технические условия ТУ 6968-008-2066339-11 "Композиционный материал на основе модифицированной дроби гидрида титана для нейтронной защиты транспортных ЯЭУ".

Публикации. Основные результаты исследований по диссертационной работе изложены в 17 научных публикациях, в том числе в 5 статьях, в журналах, рекомендованных ВАК РФ. Подана заявка в ФИПС на выдачу патента РФ на изобретение.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав, выводов, списка литературы из 129 наименований и 6 приложений. Работа изложена на 172 страницах машинописного текста, включающего 71 рисунок, 22 таблицы.

ГЛАВА 1

Особенности структурно-фазового состояния гидрида титана

В ядерной науке и технике ученые, специалисты и обслуживающий персонал постоянно сталкивается с необходимостью защиты от нейтронного излучения. К нейтронной защите предъявляется очень высокие требования и постоянно идет поиск новых материалов, способных отвечать этим требованиям.

1.1. Общая характеристика металлоподобных гидридов

Переходные металлы (в том числе титан), при взаимодействии с водородом, образуют гидриды металлов, которые представляют собой темные порошки или хрупкую массу. Для них характерны электропроводность и магнитные свойства, типичные для металлов [8-11]. Теория строения таких металлоподобных гидридов еще далека от совершенства. Предполагалось, что такого рода гидриды являются соединениями внедрения, в которых атомы водорода располагаются в тетраэдрических пустотах решетки металла. Таким образом, постулировалось отсутствие химической связи металл-водород в этих веществах.

Дальнейшие исследования показали, что кристаллическая структура металлоподобных гидридов очень часто отличается от структуры исходного металла при тех же температурных условиях. Иногда структура гидрида совпадает со структурой высокотемпературной модификации металла. Это явление не могло быть объяснено с позиции теории соединений внедрения, согласно которой возможны лишь небольшие изменения (увеличение) межатомных расстояний, поглотившем водород, но не перестройка его кристаллической структуры. Позже были предложены две, казалось бы противоречащие друг другу теории строения металлоподобных гидридов.

Первая теория - протонная, или теория сплавов - рассматривает гидриды переходных металлов как сплав металла с водородом. Принимают, что водород в таком гидриде ведет себя подобно металлу, его атомы отдают свои электроны в зону проводимости, где уже имеются электроны металла. Атомы водорода при этом превращаются в протоны Н1", а электроны, принадлежащие ранее к металлу и водороду, создают обобщенное электронное облако, снижающее положительно заряженные атомы металла и водорода в единое целое [12].

Протонная теория объясняет металлические свойства металлоподобных гидридов. С ней согласуется и легкая подвижность водорода в металлоподобных гидридах - малые размеры протона и энергии активации диффузии.

Вторая теория - гидридная, исходит из предпосылок, противоположных протонной теории (сплавов). Она предполагает, что водород, проникая в металл, принимает на себя часть электронов металла. Находящийся в зоне проводимости

водород превращается в гидрид-ионы Н . Уход электронов из зоны проводимости

делает возможным образование новых химических связей [12-16]. Таким образом, согласно гидридной теории, металлоподобные гидриды состоят из ионов Ме п+ и

Н, причем на ионную связь накладывается металлическая связь Ме-Ме,

существующая за счет того, что не все электроны металла ушли из зоны проводимости для образования ионов Н".

В пользу гидридной теории указывает совпадение экспериментально определенных расстояний Ме-Н в металлоподобных гидридах с рассчитанной величиной (принимают, что радиус иона Н" также, как и в гидридах щелочных металлов имеет величину ~1,3 А, а не 2,08 А, как для изолированного иона Н"). Расчет энергии кристаллической решетки в предположении гидридной модели также дает совпадение с экспериментом.

Два подхода можно совместить, если принять, что протон Н1" представляет собой возбужденное состояние гидрид-иона Н" (постулат Гиббса). Даже в гидридах щелочных металлов валентные электроны щелочного металла, например, лития не полностью перенесены на атомы водорода, и только под

I 14

действием электрического напряжения в расплаве 1лН появляются протоны, мигрирующие к катоду. То же характерно и для металлоподобных гидридов переходных металлов. Под действием тока подвижная электронная оболочка гидрид-иона деформируется и состояния Н + и Н " могут сближаться [12, 14]. К тому же протон Н + нестабилен в обычной среде. Таким образом, в действительности гидриды переходных металлов построены так, что и протонное и гибридное состояние может использоваться как модель при их описании. Обе теории используются: гибридная - для расчета энергии кристаллической решетки и межионных расстояний, а протонная (теория сплавов) - при описании диффузионных и релаксационных процессов.

Установлено [12-15], что в металлоподобных гидридах МеН2 водород (Н) располагается беспорядочно в тетраэдрических пустотах кубической кристаллической решетки металла (КПУ) и имеют структуру типа флюорита.

1.2. Структура связи в системе металл - водород

Водород образует с металлами соединения с различными типами связи [12]. Гидриды щелочных и щелочноземельных металлов характеризуются ионной связью. Редкоземельные металлы образуют с водородом соединения с ковалентной и металлической связью, тогда как для переходных металлов преобладает металлический тип связи. Последние соединения рассматриваются как растворы внедрения, где атомы водорода занимают пустоты в решетке между атомами металла. При этом существенным образом меняются свойства как металла, так и водорода, т.е. имеет место химическое взаимодействие.

Внедрение атомов водорода в междоузлия металлической решетки приводит к ее деформации и образованию поля смещений. Водород в металле может находиться в различных фазовых состояниях: газ, жидкость, твердое тело. Первые два отличаются лишь плотностью водорода и величиной постоянной

решетки металлической матрицы. Для твердой фазы характерно упорядочение внедренных атомов водорода по эквивалентным междоузлиям.

В кубических решетках водород может занимать два типа междоузлий -октаэдрические, в которых атом водорода окружен шестью атомами металла, и тетраэдрические, где атом водорода окружен четырьмя атомами металла. При этом на один атом металла приходится одна октаэдрическая и две тетраэдрических пустоты, размеры которых для неискаженной гранецентрированной кубической (ГЦК) решетки связаны с атомным радиусом металла соотношением:

11о ~ 2 Ят ~ 0,44 Я м, В соответствии с типом связи, в которой участвует водород, его ионный радиус принимает различные значения: II,, ~ 0,30-0,35А для ковалентной связи, II,, ~ 1,3-1,5А для ионной связи и И,, ~ 0,41 А для металлической связи [12]. Радиус электроотрицательного водорода непрерывно уменьшается с увеличением электроотрицательности катиона и для гидрида титана Ки ~ 1,29 - 1,34А.

В зависимости от положения элемента-партнера в периодической системе эффективный заряд на атоме водорода может принимать различные значения: от +1 до -1. В соответствии с этим для описания электронных свойств системы металл-водород часто используются две альтернативные модели: анионная, в которой водород притягивает на себя электрон металла и превращается в отрицательный ион Н", и протонная, в которой водород отдает свой электрон в зону проводимости и превращается в положительно заряженный протон [13, 14]. В реальных системах может реализоваться промежуточная ситуация.

Для наиболее интересных гидридных фаз титана с наибольшей концентрацией водорода имеет место состав ТШ2. При этом у-фаза при температуре менее 310К имеет гранецентрированную кубическую решетку (ГЦК) (рисунок 1.1) с а = 4,528 А и с = 4,279 А, а у-фаза при температуре выше 310К -ГЦК-решетку с а = 4,454 А. Отметим, что атомный радиус титана равен 1,4бА, поэтому размеры пустот в ГЦК-решетке составляют Ыо ~ 0,64 А [12, 17]. Как показывают структурные исследования в обеих упорядоченных фазах гидрида

титана водород занимает тетраэдрические пустоты. Таким образом, возможность гидрирования титана ограничена двумя атомами водорода на один атом титана.

Т0 $3

Рисунок 1.1. Типы кристаллографических решеток: 1 - простая кубическая решётка; 2 - объёмно-центрированная кристаллическая решётка (ОЦК); 3 - гранецентрированная кристаллическая решётка (ГЦК); 4 - гексагональная кристаллическая решётка.

1.3. Перенос водорода в металле и образование гидридного слоя

Насыщение металлов водородом производится различными способами: из газовой среды под давлением, электролизом, ионной имплантацией, газовым или искровым разрядом [16]. Наиболее широко распространены первые два метода, которые достаточно просты и позволяют достичь высоких концентраций водорода.

Основные закономерности диффузии водорода в металлах заключаются в следующем [12]. Проникновение водорода в металл предшествует адсорбция его молекул на металлической поверхности и переход в хемосорбированное состояние. После того как произошло взаимодействие водорода с поверхностным слоем металла, сопровождающееся его диссоциацией, начинается диффузия атомов водорода внутрь кристаллической решетки. Водород в металле обладает высокой подвижностью и коэффициент его диффузии в переходных металлах близок к его значению для жидкостей. Процесс диффузии можно рассматривать как переход атомов водорода с одного междоузлия на другое, сопровождающихся преодолением энергетического барьера, который обусловлен сжатием внедренного атома окружающими атомами металла [18]. Можно считать, что причиной диффузии являются тепловые колебания внедренного атома, а величина барьера зависит от упругой энергии матрицы и размеров внедренного атома [13].

Коэффициент диффузии подчиняется закону Аррениуса:

т-\_-р> - г / ю"

и — ио е

<у 2 1

Значения параметров Бо и £ для а - фазы гидрида Тл - Бо ~ 10 "" см с " ; е~52 кДж моль"1, тогда как для фазы Т}Н2.Х значение Б0 примерно на порядок меньше [12].

В процессе насыщения металла водородом может происходить образование различных гидридных фаз, имеющих коэффициенты диффузии, отличные от коэффициента диффузии металла [14]. Расширение кристаллической решетки металла при насыщении ее водородом может изменить характер диффузии. Происходит увеличение размеров кристаллической решетки в гидридном слое, что ведет к возникновению напряжений, которые при некоторой критической толщине гидридного слоя приводят к растрескиванию материала [12, 16]. Из-за заполнения водородом образовавшихся трещин резко падает поток водорода в направлении оси, который затем постепенно восстанавливается по мере их заполнения водородом. После того как новый слой гидрида прорастает до критической толщины, происходит новый цикл растрескивания. Подобные

волнообразные явления наблюдались экспериментально, например, при диффузии водорода в титане в газоразрядной плазме [15].

1.4. Гидрид титана

Опубликовано большое количество работ по исследованию взаимодействия водорода с титаном, получению его гидридов [19-27, 29-32] и изучению термического разложения гидридов титана в различных условиях [28, 33-36].

Водород растворяется в титане, а также взаимодействует с ним, образуя гидрид титана. При температуре 25°С водород медленно поглощается титаном и имеет низкий коэффициент диффузии (2-10 "п см2/с) [37-38]. Процесс поглощения титаном водорода существенно отличается от поглощения азота и кислорода. Водород, поглощенный титаном, можно почти полностью удалить из него вакуумным отжигом, т.е. процесс практически обратим. Кислород, поглощенный титаном не может быть удален из него таким способом.

Скорость поглощения водорода титаном пропорциональна корню квадратному от давления водорода. Она невелика при низкой температуре и заметно возрастает при температуре выше 300°С [39-42]. При температуре выше 300°С, когда на поверхности образуется гидридная пленка, поглощение водорода затем протекает практически с постоянной скоростью. Скорость поглощения титаном водорода уменьшается при наличии на титане оксидной пленки.

Диффузия водорода в титане также зависит от типа кристаллической решетки металла и степени ее совершенства. Наиболее существенно дефекты кристаллической решетки влияют на коэффициенты диффузии и растворимости водорода в титане [43].

При содержании водорода в металлическом титане до 33% (ат.) сохраняется гексагональный тип кристаллической решетки, параметры которой несколько

л

увеличиваются [44-46]. При повышенном содержании водорода (от 47,5 до 62,5%

(ат.)) наблюдается искажение кристаллической решетки титана. Максимально

а

возможное содержание водорода в титане составляет 62,5% ат., или 468 см на 1г титана [19], что соответствует примерно составу ТШг, кристаллы которого имеют гранецентрированную кубическую (ГЦК) - решетку; его плотность на 13% меньше плотности чистого титана. Изменение параметров кристаллической решетки титана пропорционально росту концентрации водорода, внедренного в титан.

Водород в титане при комнатной температуре сначала сосредотачивается в тонком поверхностном гидридном слое и медленно диффундирует вглубь металла [19, 47-49]. Поэтому, если растворение титана протекает с большой скоростью, водород гидридного слоя не успевает диффундировать вглубь металла и выделяется в виде газа. При малой скорости растворения титана количество водорода, поглощенного металлом, может меняться вследствие диффузии водорода из растворяющегося поверхностного слоя вглубь металла [50].

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Куприева, Ольга Валерьевна, 2015 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Казеев, В. Г. Термостойкий нейтронозащитиый материал / В. Г. Казеев, 10. И. Чернухин, В.А. Невзоров, А. Г. Долгорукова // Сб. научных трудов. Третье заседание тематических секций по направлению «Инновационные ядерные технологии». Снежинск. - 2013. - С. 14-15.

2. Петрунько, А.Н. Разработка комбинированной технологии производства титановых порошков / А.Н. Петрунько, А.Е. Андреев, В.А. Дрозденко и др. // Титан-2006 в СНГ: Международная конференция. Россия, г. Суздаль 21-24 мая 2006г.: сб. трудов. - К.: Наук.думка, 2006. - С. 399-406.

3. Ивасишин, О.М. Порошкова металлургия титановых сплавов с применением гидрированного титана / О.М. Ивасишин, Д.Г. Саввакин, В. Моксон и др. // Титан - 2006 в СНГ: Международная конференция. Россия, г. Суздаль 2124 мая 2006г.: сб.трудов. - К.: Наук, думка, 2006. - С. 32-38.

4. Ивасишин, О. М. Производство титановых сплавов и деталей экономичным методом порошковой металлургии для широкомасштабного промышленного применения. / Наука та шновацп.- 2005. Т. 1. - №2. - С. 44-57.

5. Тэлин, В.В. Разработка новых экономичных процессов и оборудования на КП ЗТКМ / В.В. Тэлин, С. М. Теслевич, Л. Я. Шварцман и др. // Теория и практика металлургии. - 2007. - №4 - 5 (56-90). - С.3-8.

6. Воробьёв, Б.Я. Производство изделий из титановых порошков / Б. Я. Воробьев, Ю. Г. Олесов, В. А. Дрозденко. - К.: Техника, 1976. - 174с.

7. Рябец, А. Н. Исследование процесса наводораживания титана губчатого в опытно-промышленных установках с прямым нагревом. / А. Н. Рябец, к.т.н. A.B. Богомаз, Л. Е. Березенко (Казенное предприятие "Запорожский титано-магниевый комбинат", г.Запорожье) // HoBi матер!али i технологи в металургн та машинобудуванш. - 2010. - №1. - С.85-89.

8. Мюллер, В. Гидриды металлов. В. Мюллер, Д. Блэкедж и Дж. Либовиц. - М.: Атомиздат, 1973 г. - 432с.

9. Цвиккер, У. Титан и его сплавы. - М.: Металлургия, 1979. - 512с.

10. Штремель, М.А. Прочность сплавов. Ч. II. Деформация. - М.: МИСиС, 1997.-527 с.

11. Колачев, Б. А. Механические свойства титана и его сплавов. Колачев Б. А., Ливанов В.А., Буханова A.A. - М.: Металлургия, 1974. - 544 с.

12. Гельд, П.В. Водород в металлах и сплавах. - М.: Металлургия, 1974. -

272 с.

13. Царев, В.А. Успехи физических наук. М. АН СССР. - 1990. - Т. 160. Вып. 11. С. 27-50.

14. Михеева, В.И. Гидриды переходных металлов. - М.: Изд-во АН СССР, 1960.-211с.

15. Михеева, В.И. // Изв. АН СССР. Сер. "Неорганические материалы". 1978. Т. 14. С. 1558.

16. Яценко, Е. А. Механизм диффузии при высокотемпературном окислении металлов / Яценко Е.А., Дзюба Е.Б. // Известия высших учебных заведений. Северо-Кавказский регион. Серия: Технические науки. - 2012. - № 3. -С. 82-86.

17. Алефельд, Г. Водород в металлах / Г. Алефельд, И. Фелькль. - М.: Мир, 1981.-475с.

18. Hempelmann R., Richter D., Strizker В. Optic phonon modes and superconductivity in alpha phase (Ti, Zr)-(H, D) alloys - J. Phys. F: Met. Phys. - 1982. V. 12., P. 79.

19. Грабовецкая, Г. П. Диффузия водорода в субмикрокристаллическом титане / Г. П. Грабовецкая, Н. Н. Никитенков, И. П. Мишин, И. В. Душкин, Е. Н. Степанова, B.C. Сыпченко // Известия Томского политехнического университета, т. 322, №2, 2013. С. 55-59.

20. Бережко, П.Г. Гидрирование титана и циркония и термическое разложение их гидридов / П.Г. Бережко, А.И. Тарасова, A.A. Кузнецов, Н.В. Анфилов, И.К. Кремзуков, А.Г., А.Г.Лещинская // Международный научный журнал "Альтернативная энергетика и экология" АЭЭ. - 2006. - №11. - С. 47-56.

21. Miller, G.L. Zirconium. Butterworths Sci. Publ.: London, 1954; перевод на русский язык: Миллер Г.Л. Цирконий. Пер. с англ. М: 1955. С. 180-186, 347-351.

22. Ливанов, В.А. Водород в титане. В.А. Ливанов, А.А. Буханов, Б.А. Колачев. - М.: Металлургиздат, 1962. С. 62-78,108-123.

23. Маккей, К. Водородные соединения металлов. - М.: Мир. - 1968. -

244с.

24. Mueller, W.M. Titanium hydrides, in Metal Hydrides. Mueller W.M., Blackledge J. P., Libowitz G.G. New York - London: Academic Press. - 1973. -P. 336383.

25. Beck, R.L. Zirconium hydrides and hafnium hydrides, in Metal Hydrides. Editors: R.L. Beck, W. M. Mueller, J. P. Blackledge, G.G. Libowitz. New York -London: Academic Press. 1968. P. 196-277.

26. Huffine C. L., Fabrication of hydrides, in Metal Hydrides. C. L. Huffine, W. M. Mueller, J.P. Blackledge, G.G. Libowitz. New York-London: Academic Press. 1968. - P. 675-747.

27. Wiswall R. Hydrogen storage in metals; in Hydrogen in Metals II, Application-Oriented Properties. / Edited by Alefeld G. and Volki J. Topics in Applied Physics. Vol. 28. Springer-Verlag: Berlin-Heidelberg-New-York. 1976. P. 201; перевод на русский язык: Висволл Р. Хранение водородав металлах. М.: Мир. 1981. С.241-289.

28. Устинов, B.C. Порошковая металлургия титана. B.C. Устинов, Ю.Г. Олесов, В.А. Дрозденко, Л.Н. Антипин. - М.: Металлургия. - 1973. С.28-70.

29. Устинов, B.C. Порошковая металлургия титана. Устинов, Ю.Г. Олесов, В.А. Дрозденко, Л.Н. Антипин. 2-е изд. М.: Металлургия. - 1981. С.23-70.

30. Пат. 2466929 РФ, МПК С01В6/34, С01В6/02. Способ обработки гидрида титана / Голубков А.Н., Юхимчук А.А.; заявитель и патентообладатель Федеральное государственное унитарное предприятие "Российский Федеральный ядерный центр - Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физики" (ФГУП "РФЯЦ-ВНИИЭФ"); заявл. 24.03.2011; опубл. 20.11.12.

31. Пат. 2385837 РФ, МПК С01В6/02, C01G23/00. Способ получения гидрида титана и устройство для его осуществления / Ратников В.И., Прокудина В.К., Боровинская И.П., Мержанов А.Г.; заявитель и патентообладатель Учреждение Российской академии наук Институт структурной макрокинетики и проблем материаловедения РАН; № 2008107172/15; заяв. 28.02.2008; опубл. 10.04.2010.

32. Пат. 2208573 РФ, МПК С01В6/02. Способ получения гидрида титана / Боровинская И. П., Мержанов А. Г., Ратников В. И.; заявитель и патентообладатель Институт структурной макрокинетики и проблем материаловедения РАН; заявл.23.01.2002; опубл. 20.07.2003.

33. Пат. РФ 2301723. МПК B22F9/16. Способ получения мелкодисперсного порошка титана / Кремзуков И. К., Колобянина H. М., Пелесков С.А., Веденеев А.И., Леваков Е.В., Митяшин A.C., Постников А.Ю.; заявитель и патентообладатель Федеральное государственное унитарное предприятие "Российский федеральный ядерный центр-Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физики"-ФГУП "РФЯЦ-ВНИИЭФ"; № 2005135220/02; заявл. 14.11.2005; опубл. 27.06.2007.

34. Ангеев, В. Н. Взаимодействие водорода с металлами. В. Н. Ангеев, И. Н. Бекман, О. П. Бурмистрова и др. - М.: Наука, 1987. - 296 с.

35. Yuh Fukai. The Metal-Hydrogen System. Basic Bulk Properties. (Springer Series in Materials Sciense. 21). Spriger-Verleg, Berlin, Heidelberg, New York, London, Paris, Tokyo, Hong Kong, Barselona, Budapest, 1993.

36. Лавренко, В. А. Кинетика процессов в гидридных системах / В. А. Лавренко, M. М. Антонова, В. Ж. Шемет Кинетика процессов в гидридных системах. - Киев: Наук, думка, 1992. - 187 с.

37. Добровольский, В. Д. Влияние механического диспергирования на термическую устойчивость гидрида титана TiH^ç. / В. Д. Добровольский, О. Г. Радченко, Ю. М. Солонин, В. Б. Муратов // Металлофизика и новейшие технологии. - 2006. - № 3. - С. 214-220.

38. Софьина, В.В. Исследование системы титан-водород / В.В. Софьина, З.М. Азарх, П.И. Гаврилов и др. // Препринт РФЯЦ-ВНИИЭФ 29-93. Арзамас-16: РФЯЦ-ВНИИЭФ. 1993.

39. Lewkowicz I. Titanium hydrogen, in Solid State Phenomena. Vol. 49-59. Hydrogen Metal Systems I. Lewis F.A., Aladjem A. Editors. Zuerich: Scitec Publications Ltd, Balaban Publishers. - 1996. P. 239-279.

40. Евард, E.A. Исследование кинетики абсорбции и десорбции водорода губчатым титаном методом термоциклирования. / Е.А. Евард, П.Е. Габис, А.П. Войт и др. // Взаимодействие изотопов водорода с конструкционными материалами. Сб. докладов Второго Международного семинара (г. Саров, 12-17 апреля 2004г.). Саров: РФЯЦ-ВНИИЭФ. - 2005. С.288-295.

41. Зырянов, Г.Г. Кинетика термической диссоциации гидридов переходных металлов / Г.Г. Зырянов, Б.М. Могутнов, JLA. Шварцман // Доклады АН СССР. 1973. Т.208, №4. С.888-891.

42. Schoenfelder, C.W. Kinetics of thermal decomposition of TiH2 / C.W. Schoenfelder, J.H. Swisher // Journal of Vacuum Science and Technology. - 1973. V. 10, No. 5. P. 862-870.

43. Schwartz, J.A. H2 and CO chemisportion on polycrystalline titanium studied by flash desorption mass spectrometry / J.A. Schwartz, R.S. Polizotti // Surface Science.

- 1997. V. 67, No. 1. P. 10-20.

44. Malinowski, M.E. The desorption of TiD2 films formed during simulated tokamak gettering cycles // Jornal of Nuclear Materials. - 1979. V. 86. P. 957-962.

45. Колобов, Ю.Р. Зернограничная диффузия и свойства наноструктурных материалов / Ю.Р. Колобов и др. - Новосибирск: Наука, 2001. - 232 с.

46. Носкова, Н.И. Субмикрокристаллические и нанокристаллические металлы и сплавы / Н.И. Носкова, P.P. Мулюков. - Екатеринбург: УрО РАН, 2003.

- 278 с.

47. Kasemo, В. The kinetics of hydrogen interaction with TiHx films, 0 < x < 2 / B. Kasemo, E. Tornqvist // Applications of Surface Science. 1979. V. 3, P. 307-328.

48. Miyake, M. Release of hydrogen isotopes co-dissolved in selected refractory metals / M. Miyake, Y. Hirooka, T. Sano // Jornal of Nuclear Materials. 1979. V. 85-86. P. 1007-1011.

49. Shea, J. H. Metal analysis of hydrogen isotopes in the wall of the DITE tokamak / J. H. Shea, C. J. Sofield, Mc G. Crucken // Jornal of Nuclear Materials. 1980. V. 93-94. P. 299-304.

50. Кост, M.E. Гидрирование сплавов титана со скандием и иттрием / М.Е. Кост, В.И. Михеева, JI.H. Падурец, Е.И. Соколова // Журнал неорганической химии. 1980. Т. 25, № 3. С. 624-628.

51. Hirooka, Y., Miyake М., Sano Т. A study of hydrogen absorption and desorption by titanium // Jornal of Nuclear Materials. 1981. Vol. 96, No. 3. P. 227-232.

52. Лунин, B.B. Влияние кинетики термического разложения на фазовый состав гидридов на основе циркония / В.В. Лунин, Ю.И. Соловецкий, П.А. Чернявский, П.В. Рябченко // Доклады АН СССР. 1981. Т. 261, № 1. С. 128-131.

53. Malinowski, М. Е. Thermal decomposition of titanium getter films from the DITE tokomak // Journal of Vacuum Science and Technology. 1981. Vol. 18, № 3. P. 1106-1110.

54. Соловецкий, Ю. И. Кинетика выделения водорода из гидридов на основе титана и циркония / Ю. И. Соловецкий, П. А. Чернявский, В.В. Лунин // Журнал физической химии. 1982. Т. 56. Вып. 7. С. 1634-1638.

55. Лавренко, В.А. Термическое разложение гидрида титана в аргоне / В.А. Лавренко, В. Ж. Шемет, С. К. Долуханян и др. // Доклады АН СССР. 1982. Т. 262, № 1.С. 136-139.

56. Streb В. Dissolution of hydrides of titanium, zirconium anf hafnium by hydrogen release at elevated temperatures / Streb В., Brauer E. // Zeitschrift fur Metallkunde. 1983, P. 680-683.

57. Malinowski M. E. Thermal decomposition of titanium deuteride thin films // Jornal of Less-Common Metals. 1983. V. 89, No. 1. P. 27-35.

58. Лунин, В.В. Общие закономерности кинетики термического разложения гидридов переходных металлов / В.В. Лунин, Ю. И. Соловецкий // Журнал физической химии. 1985. Т. 59, № 9. С. 2113-2123.

59. Трефилов, В.И. Термическое разложение и особенности взаимодействия с гелием гидрида титана с различным содержанием водорода / В. И. Трефилов, В. А. Лавренко, Г. Г. Момот и др. // Доклады АН СССР. 1987. Т. 293, № 2. С. 403-405.

60. Соколова, Е. Н. Особенности термического разложения гидрида титана / Соколова Е. Н., Падурец Л. Н., Кост М. Е., Кузнецов Н. Т. // Доклады АН СССР. 1989. Т. 305, № 5. С. 1140-1142.

61. Кобзенко Г. Ф. Особенности десорбции водорода из гидридов титана / Кобзенко Г. Ф., Чубенко М. Е., Чуйко А. А. // Журнал физической химии. 1991. Т. 65, вып. 8. С. 2135-2144.

62. Горькаева, О. Л. Повышение термической стабильности гидрида титана / Горькаева О. Л., Тарасова А. И., Стеньгач А. В., Постникв А. Ю., Горькаев Д. А., Миронова И. М., Лошкарев В. Н. // 11-я Международная конференция "Водородное матераловедение и химия углеродных наноматериалов", г.Ялта, Крым, Украина, 25-31 августа 2009г., С. 214-215.

63. Gergely, V. Recycling of MMCs and production of metallic foams, in: Comprehensive Composite Materials. V. 3. Metal matrix composite. / Gergely V., Degischer H. P., Clyune T. W. - Amsterdam: Elsevier Science Ltd. 2000, P. 797-820.

64. Banhart, J. Manufacture, characterization and application of cellular metal foams. Progress in Materials Science. 2001; 46; P. 559-632.

65. Вансовская, К. M. Металлические покрытия, нанесенные химическим способом. - Л.: Машиностроение, 1985. С. 103.

66. Schoenfelder, С. W. Kinetics of thermal decomposition of TiH2. J. of Vacuum Science and Technology. / Schoenfelder C. W., Swisher J. H. 1973; 10(5); P.862-870.

67. Proa-Flores P. M. Production of Aluminium Foams with Ni-coated TiH2 Powder. Porous Metals and Metallic Foams, edited by Lois Philippe Lefebvre, John

Banhart and David Dunand. Proceedings of the Fifth International Conference on Porous Metals and Metallic Foams, September 5-7, 2007, Motreal, Canada, MetFoam 2007, P. 439.

68. Лунин, В. В. Влияние водорода на динамику окисления гидрида титана / В. В. Лунин, Н. Н. Кузнецова, С. Л. Юдина, А. О. Таракулова // Журнал физической химии. 1994. Т. 68, вып. 2. С. 241-245.

69. Фокин, В.Н. Синтез гидридов некоторых металлов в крупнокристаллическом состоянии / Фокин В. Н., Фокина Э.Э., Шилкин С. П. // Журнал общей химии. 1996. Т. 66, вып. 8. С. 1249-1252.

70. Падурец, Л. Н. О предельном составе и характере термического разложения гидрида титана / Падурец Л. Н., Шилов А. Л. // Журнал неорганической химии. - 1997. - Т. 42, № 8. - С. 1258-1262.

71. Шилов, А. Л. О превращениях в дигидриде титана / Шилов А. Л., Дорохотова Ж. В., Падурец Л. Н. // Журнал неорганической химии. - 2000. Т. 45, № 8. - С. 1279-1282.

72. Klein, J. Е. А 1600 liter tritium hydride storage vessel // Fusion Science and Technology. 2002. Vol. 41, No. 3. P. 764-775.

73. Paek, S. Properties of titanium sponge for tritium storage / Paek S., Ahn D. H., Kim K. R., Chung H. // Fusion Science and Technology. 2002. Vol. 41, No. 3. P. 788-792.

74. Zeppelin, F. Desorption of hydrogen from blowing agents used for foaming metals / Zeppelin F., Hischer M., Stanzick H., Banhart J. // Composites Science and Technology. 2003. Vol. 63. P. 2293-2300.

75. Савяк, M. П. Влияние механической активации гидрида титана на его взаимодействие с азотом и кислородом / Савяк М. П., Людвинская Т. А., Тимофеева И. И., Исаева Л. П., Муратов В. Б., Литвиненко В. Ф., Головко Н.В., Уварова И. В. // Наноструктурное материаловедение, 2008. - № 1. - С. 74-80.

76. Власенко, Н. И. Нейтронно-защитные свойства гидридов материалов / Власенко Н. И., Коротенко М. Н., Литвиненко С. Л., Стовбун В. В., Морозов И.

А., Морозова Р. А., Скороход В. В., Медведев В. И. // Ядерна та рад1ацшна безпека. 2009. № 4. С. 33-35.

77. Влаеенко, Н. И. Экспериментальные исследования нейтронно-защитных свойств гидридов с повышенным содержанием водорода / Влаеенко Н. И., Коротенко М. Н., Литвиненко С. Л., Стовбун В. В., Костиков А. К., Подтынных В. М., Морозов И. А., Морозова Р. А., Тришин В. В., Шевель В. Н. // Ядерна та рад!ащйна безпека. 2010. № 3(47). С. 16-17.

78. Комохов, П. Г. Физика прочности и механика разрушения радиационно-активного бетона-консерванта // Современные проблемы строительного материаловедения. Воронеж, 1999, с. 204-206.

79. Шейнин, Л. А. Специальные радиационно-защитные композиции / Шейнин Л. А., Анапко Д. В. // Современные проблемы строительного материаловедения. Воронеж, 1999, с. 602-604.

80. Козлов, В. Ф. Справочник по радиационной безопасности. М.: Атомиздат, 1977, с. 20-45.

81. Бродер, Д. Л. Бетон в защите ядерных установок. М.: Атомиздат, 1993, с. 21-57.

82. Матюхин, П. В. Композиционный материал для радиационной защиты от гамма-излучения / Матюхин П. В., Ятребинский Р. Н. // Вестник БГТУ. Белгород. -2011.- № 3. - С. 15-18.

83. Пат. 2353990 РФ. МШС G21F1/00. Способ приготовления неорганического материала для радиационной защиты / Павленко В. И., Шибанов Д. 10., Саламатин И. В.; заявитель и патентообладатель Павленко В. И., Шибанов Д. Ю., Саламатин И. В.; заявл. 20.08.2007.; опубл. 27.04.2009.

84. Смоликов, А. А. Бетон биологической для ядерных реакторов / Смоликов А. А., Кирияк И. И. // Вопросы атомной науки и техники. ВАНТ. Харьков. - 2012. - № 2. - С. 73-75.

85. Смоликов, А. А. Особо тяжелый радиационно-защитный железо-магнетито-серпентиновый цементный нанобетон / Смоликов А. А., Кирияк И. И. //Безопасность жизнедеятельности. - 2012. - № 7. - С. 6-12.

86. Пат. 2470395 РФ. МПК 021Р1/08, Н01д17/00. Композиционный материал для радиационной защиты / Павленко В. И., Матюхин П. В., Яетребинский Р. Н., Бондаренко Ю.М.; заявитель и патентообладатель Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова"; заявл. 20.12.2010; опубл.20.12.2012.

87. Яетребинский, Р.Н. Радиационная стойкость радиационно-защитных железооксидных композитов в гамма-полях / Р. Н. Ястребиский // Вопросы атомной науки и техники. - 2013. - № 2. - С. 46-49.

88. Ястребиский, Р. Н. Программа расчета толщины защитного материала для плоских моноэнергетических изотропных фоторов / Ястребиский Р. Н., Черкашина Н.И. // Свид. гос. регистрации программы ЭВМ № 2013614752 от 21 .5.2013.

89. Павленко, В. И. Радиационно-защитный бетон для биологической ядерных реакторов / Павленко В. И., Яетребинский Р. Н., Епифановский И. С. // Перспективные материалы. - 2006. - № 3. - С.22-24.

90. Павленко, В. И. Радиационно-защитный тяжелый бетон на основе железорудного минерального сырья / Павленко В. И., Ястребинский Р. Н., Воронов Д. В. // Изв. вузов. Строительство. - 2007. - № 4. - С. 40-42.

91. Павленко, В. И., Ястребинский Р. Н. Тяжелый бетон для защиты от ионизирующих излучений / Павленко В. И., Ястребинский Р. Н. // Строительные материалы. - 2007. - № 8. - С.2-4.

92. Машкович, В.П. Защита от ионизирующих излучений: Справочник. 3-е изд., перераб. и доп. / В.П. Машкович // М.: Энергоатомиздат.- 1982.- 296 с.

93. Акимов, В. В. Оптические постоянные и плотность натриевоборосиликатных стекол. М-Л. Ан. СССР, 1960, с. 488 - 493.

94. Рид, С. Электронно-зондовый микроанализ и растровая электронная микроскопия в геологии. М.: Недра, 2008. - 232 с.

95. Пат. 2453512 РФ. МПК С03С8/06 / Защитное стеклокристаллическое покрытие для стали / Красникова О.С., Яценко Е.А., Смолий В.А., Рябова А.В.,

Косарев A.A., Грушко И.С., Копица В.В.; заявитель и патентообладатель Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Российский государственный технический университет (Новочеркасский политехнический институт)"; заявл. 28.10.2010; опубл. 20.06.2012.

96. Трубицин, М.А. Синтез модифицированных наногидроксиаппатитов методом осаждения из растворов и исследование их биорезорбируемости. / Трубицын М.А., Габрук Н.Г., Олейникова И.И., Тхуан Л.В., Дат Д.В. // Научные ведомости Белгородского государственного университета. Серия: Естественные науки. - 2012. - № 3. Т. 18. - С. 180-185.

97. Медведев, Е. Ф. Водородная проницаемость силикатных и боросиликатных стекол: основы феноменологии, золь-гель синтез и анализ компонентов шихт: Монография. - Саров, 2009. - 364 с.

98. Горшков, В. С. Методы физико-химического анализа силикатов / Горшков В. С., Тимашев В. В. М. Высшая школа, 1981, 335с.

99. Брегг, У. Кристаллическая структура минералов. М.: Мир, 1967, 410с.

100. Миловский, А. В. Минералогия и петрография. М.: Недра. 1985. 432 с.

101. Медведев, Е. Ф. Изучение фазового состава борной кислоты как компонента стекольной шихты методом ИК-спектроскопии / Медведев Е. Ф., Комаревская А. Ш. // Стекло и керамика. - 2007. - № 2. - С. 8-12.

102. Медведев, Е. Ф. Особенности инфракрасного спектрального анализа стеклообразующей шихты, содержащей борную и кремниевую кислоты / Е.Ф. Медведев // Стекло и керамика. - 2007. - № 4. - С. 7-11.

103. Медведев, Е. Ф. Расчетно-графический метод анализа ИК-спектра стеклообразующей, содержащей борат и силикат натрия, борную и кремниевую кислоты / Е.Ф. Медведев // Стекло и керамика. - 2007. - № 8. - С. 3-8.

104. Медведев, Е. Ф. Определение полос боросиликата натрия в ИК-спектре многокомпонентной шихты / Е.Ф. Медведев // Стекло и керамика. - 2007. -№9.-С. 5-8.

105. Ржанова, A.B. Основы эллипсометрии. Новосибирск. 1979. с.5-27.

106. Свиташев, K.K. Эллипсомерия. Теория, методы, приложения. Новосибирск. 1991. 170с.

107. Арбузов, В. JL Накопление имплантированного водорода в титане / Арбузов В. Л., Выходец В. Б., Распопова А.Г. // Металлы. - 1995. - № 4. - С. 148161.

108. Яценко, Е.А. Изучение влияния способа обработки поверхности стали, как фактора образования контактного слоя, на прочность сцепления системы металл - покрытие / Яценко Е.А., Дзюба Е.Б., Веропаха Н.В. // Известия Санкт-Петербургского государственного технологического института (технического университета). - 2012. - № 16(42). С. 115-119.

109. Синярев, Г. Б. Применение ЭВМ для термодинамических расчетов металлургических процессов / Синярев Г. Б., Ватолин Н. А., Трусов Б. Г., Моисеев Г. К. - М.: Наука, 1982. - 264 с.

110. Павленко, В. И. Химическая термодинамика. М.: Высшая школа, 1998.-319 с.

Ш.Миркин, JT. И.. Справочник по рентгеноструктурному анализу поликристаллов. М.: Госиздат, физ.-мат. литературы, 1961, 864с.

112. Годовиков, A.B. Минералогия. - М.: Недра, 1983. -647с.

ПЗ.Малыхин, Д.Г. Определение плотности дислокаций по рентгеновскому анализу микроискажений в поликристаллических материалах / Д.Г. Малыхин, В.В. Корнеева // В1сник Харьювского ушверситету. Сер1я ф1зична. - 2010. - Вып. 1.-№887.-С. 115-117.

114. Куксин, А.Ю. Положение атомов и пути диффузии водорода и гелия в решетке a-Ti / А.Ю. Куксин, A.C. Рохманенков, В.В. Стегайлов // Физика твердого тела. - 2013. т.55. Вып. 2. - С.326-331.

115. Серебряков, A.C. Возможности ренгенофлуоресцентного метода анализа в решении задач ГК Росатом и других федеральных ведомств. / Серебряков A.C., Кудряшов В.И. // Труды Радиевого института им. В. Г. Хлопина. -2011.-т. XV.-С. 122-125.

116. Кубашевский, О. Окисление металлов и сплавов. - М.: Металлургия, 1965.-428 с.

117. Коршунов, A.B. Особенности окисления субмикрокристаллического титана на воздухе / Коршунов А. В. и др. // Известия Томского политехнического университета. - 2011. -Т. 319. - № 3. - С. 10-16.

118. Колачев, Б.А. Диффузия водорода в титане и титановом сплаве ВТ-15 / Колачев Б.А., Назимов О.П., Журавлев JI.H. // Известия вузов. Цветная металлургия. - 1969. - №4. - С. 104-109.

119. Данков, П. Д. Оксидные пленки на металлах / П. Д Данков, Н. А. Шашаков//Изв. АН СССР. - 1938.-е. 1225-1231.

120. Кудеяров, В.Н. Особенности накопления и распределения водорода при насыщении титанового сплава ВТ 1-0 электролитическим методом из газовой среды / Кудеяров В.Н., Лидер A.M., Пушилина Н.С., Тимченко Н.А // Журнал технической физики. - 2014. т.84. Вып. 9. - С. 117-121.

121. Павленко, В.И. Композиционные материал для защиты от гамма-излучения / В.И. Павленко, Р.Н. Ястребинский, П.В. Матюхин, H.A. Четвериков // Вестник БГТУ им. В.Г. Шухова. - 2011.- №2. - Серия: Химические технологии.- С. 92-96.

122. Павленко, В.И. Радиационная стойкость материалов биологической защиты транспортных ЯЭУ / В.И. Павленко, Е.И. Евтушенко, A.A. Смоликов, Д.В. Воронов // Международный журнал экспериментального образования.- №6.-2011.-С. 80.

123. Брэстрап, К., Уикофф Г. Руководство по радиационной защите: / Под ред. А.В.Термана.- М.: Госмедиздат, 1962.- 331 с.

124. Наумов, В.А. Решение задач физики реакторов методом Монте-Карло / В.А. Наумов, С.Г. Розин // М.: Атомиздат, 1978.- 95 с.

125. Гусев, Н.Г. Защита от ионизирующих излучений: В 2 т. / Н.Г. Гусев, В.А. Климанов, В.П. Машкович, А.П. Суворов // М.: Энергоатомиздат.- 1983.-Т.1.- 162 с.

126. Программа АМБЫ. Руководство пользователя // ИАЭ им. И.В. Курчатова.- 1981. - 122 с.

127. Гусев, Н.Г. Защита от ионизирующих излучений: В 2 т. / Н.Г. Гусев, В.П. Машкович, А.П. Суворов, // М.: Энергоатомиздат.- 1985.- Т.2.- 336 с.

128. Каталог реакторных экспериментов № 277. Радиационная защита. Беллютень 8-73Ы, март 1988 г., США.

129. Власенко, Н.И. Экспериментальные исследования нейтроно-защитных свойств гидридов с повышенным содержанием водорода. / Н.И. Власенко, М.Н. Коротенко, С.Л. Литвиненко. // Ядерна та рад1ацшна безпека. Харыав. - 2010. - №3(47). - С. 16-17.

Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова

Открытое акционерное общество «Ордена Ленина Научно-исследовательский и конструкторский институт энерготехники

имени 11.А. Доллежаля»

УТВЕРЖДАЮ

Генерального

конструктор

З.И. Урывский 2013

^-УТВЕЩКДАЮ Проректор по научной деятельности БГТУ им. ВХ. ШужА

—* . ^

, Е|И. Евтушенко - *./ 2013

МАТЕРИАЛ НА ОСНОВЕ ДРОБИ ГИДРИДА ТИТАНА И ПОРТЛАНДЦЕМЕНТА ДЛЯ

БИОЛОГИЧЕСКОЙ ЗАЩИТЫ. ПОРЯДОК ПРИГОТОВЛЕНИЯ, УКЛАДКА И СУШКА Инструкция И-11/27/01-13

СОГЛАСОВАНО

Заместитель директора -Генерального конструктора ОАО «ОКБМ Африкантов»

№041-41.43/18697 С.М. Несвин «20 »ноября 2013 г.

Заместитель главного инженера ОАО «ПО «Севмаш»

№ 89.3121/543 О.Н.Кузнецов « 22 » января 2014 г

Заместитель генерального директора ОАО «НМЗ»

№ 440-14/19 В.Ф. Кузьмин «19» ноября 2013 г.

РАЗРАБОТАНО

от БГТУ им. В.Г. Шухова Научный руководитель НИР: директор института строительного материаловедения и техиосферной безопасности д.т.н., профессор ^^.пу В. И. Павленко "<( » _2013 г.

Огветственный исполнитель НИР: директор Центра «Радиационного мониторинга» БГТУ им. В.Г. Шухова, к.ф.-м.н., профессор ^ - Р.Н. ЯстребинскиЙ

« » 2013 г,

от ОАО «НИКИЭТ» Директор отделения, к.т.н.

В.11. Васюхно « '»' " 2013 г.

Начальник гоуппы

< л. ■_ Г.А. Васильев

1 « » \ 2013 г.

Белгород 2013

ИНВЕНТАРНЫЙ

N0 ьк Ш

Датя! Ь И Й Подпись'7ц}/[(у-

к

Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова

УТВЕРЖДАЮ JTCpopeKTQp по научной деятельности БГГУ йм-"В,Г. Шухова

Е.И. Евтушенко 2013

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИ« ЕЩ1АМ^НТ по приготовлению и укладке композиционного материала на основе дроби гидрида пиана и портландцемента для биологической защиты ТР 2066339-11/27-01-13

СОГЛАСОВАНО

Директор отделения ОАО«НИКИЭТ»

в.П. Васюхно « » _2013 г.

Заместитель директора -Генерального конструктора ОАО «ОКБМ Африкантов)!

№041-41.43/20195 С.М. Неевин «10 »декабря 2013 г.

Заместитель главного инженера ОАО «ПО «Сеимаш»

№ 89.3121/542 О.Н. Кузнецов « 22 » января 2014 г.

РАЗРАБОТАНО

от БГГУ им. В.Г. Шухова Научный руководитель НИР: директор института строительною материаловедения и техносфсрной безопасности д.т.н., профессор

В. И. Павленко ТУ 2013 г.

Ответственный исполнитель НИР: директор Центра «Радиационного мониторинга» БГГУ им. В.Г.Шухова, к.ф.-м.tu профессор

С Р.Н, Ястребинский

» . 2013 г.

,, •■■ i 111

Заместитель генерального директора ОАО «НМЗ»

В.Ф. Кузьмин

Белгород 2013

ИНВЕНТАРНЫЙ

г

$ r^u'diliil'

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОМ ФЕДЕРАЦИИ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Белгородский государственный технологический

университет им. В.Г.Шухова»

КОМПОЗИЦИОННЫЙ MATEPИAJ , , О-

ВАННОЙ ДРОБИ ГИДРИДА ТИТАНА ДЛЯ НЕЙТРОНННОЙ ЗАЩИТЫ ТРАНСПОРТНЫХ ЯЭУ ЯЭУ-НЗ КМДГТ ТУ 6968-008-2066339-13

ОКП 69 6820

«УТВЕРЖДАЮ»

Вводятся впервые

Дата введения в действие - 01.05.2013

РАЗРАБОТАНО:

Директор ИСМТБ БГТУ им. В.Г. Шухова, д.т.н., профессор

В.И. Павленко

Директор Центра «Радиационного мониторинга», к.ф.-м.н., доцент

_ Р.Н. Ястребинский

Ин

БЕЛГОРОД 2013

Кх^П

"(Ш

1 .. ,

»с 4л;, м >• >

>! ль чЬ;

а," ! >.••'

* ?лкц

г

и

; 1

С Р У •

Л< ' г г

-1 • Дг л* , >

ЫИНОБРНАУКИ РОССИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«БЕЛГОРОДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ им. В.Г. ШУХОВА» (БПГУ им. В.Г, Шухова)

о цюгиетрацми вту-яоу

№ 20140022

«Способ получения композиционного материала на основе модифицированного гидрида титана и портландцемента»

Правообладатель(ли): Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение Высшего профессионального образования «Белгородский государственный технологический университет

им. В.Г. Шухова»

Автор(ы): Павленко Вячеслав Иванович, Куприева Ольга Валерьевна, Черкашина Наталья Игоревна, Ястребинский Роман Николаевич

Дата регистрации: 19 ноября 2014 г. Срок охоаншЖдЗЙ»Я: 10 лет

г

НзН. %

Г"

А\1>

!

V

- I

тт К

щШ.п Ю

жф

'.•лк'-^и-'

- фЖ

(211РЕГИСТРАЦИОННЫМ Л"

ВХОДЯЩИМ -V

(85) ДЛ'ГЛ ПЕРЕВОДА челдимро тин мникн n;i ii:iitmmu.'i>.M>lo <|iai\

i A Я U Jl Г. 11 и к о шалаче ita iепта Российской Федерации на изобретение

АДРЕС ДЛЯ IIKfK.I ПН kll....................,...........

Россия, RI1. 30,4012. г. Белгород, ул. Костюкова, Л1> 46, 1>ГТУ им. В. Г. 1Пу\она, отдел со шипим и оценки оГм.скюн ишелдекгуплмюП еоПстнеинос!и

! слефии (-JT ' | îli-'i'i .'о Флм (.|7?2)

В <I>e;iep,uii.ii_\ui с |}жм_\ по птс.ч.чемуалыюй сойсшенносш, ми юн i:im и тнариым таким liupc/bM'i» ьан ii.h'i . '0. кори 1. Москва. Г-5Ч. ГСП-.У I23W5

(5-Í) НАЗВАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

сносок нанесения ьогосн.ннклпкм о мокры гня на ч,\< i niii.i гидрида пи au а

(71) заявитель Федеральное государе темное оюдже гное обрачоиа i слыкк учреждение высшего профессионально! о обрачонания «Белгородский государственный iехнологпческиíi университет им. В.Г. Шухова», г. Белгород Россия, RU, 30S012. г. Белгород, уд. Костюкова, № 4(> Укампиое,imto «ii.imcick О государственным така(чином Q м\мшиимчьичч i.ik.i ииком. исишшжсль peúoi. ....... _ (> ца 1.1 п. н.тмспип.штч О нелштиеасм pafwi по И |ие>дарС1ИС1Шоч> м\ниншМ'п.мом) ичмр.шп (ик.ичнк работ Мииичсрепю обр-шиминн и ца>ки 1'Ф (ука lilt Ь И.ШМСНОШ1НИС) Кошракт ш »1 <)3 31)14 М'13(H) ОП'П 10231016594NI КОД ci pain.i пи ei.iii.iapTN »OIK'S I. J iVe 7Ч • í< щ.41ц>» п'нi Kl!

□ (74) ПРЕДСТАВИТЕЛЬ (И) ЗАЯВИ ГЕЛЯ Уншанлое (ыс| пиле anuo (al н.нначепо т.ип.гкчп.о имтиси-ч i мчите ымп! i o¡ и,- и-инк u i tu» iio.iyiciiHio nal cid a ni em |ii\i имени и Фелер.ниюи i i> жос по ни fe i к к t \ .i n.nun coñciBciiTiocT». патентам н шиариым литкам MM.ímcicm ( ] 1 I.uviuimjm Un iiihm-;>< hmjjm (n> LJ ИиЫМ ll)4".'K «.murt K'M

Фамилии, имя, огчеегко (сс.ш оно имеете») t Адрес Ф.1М/ 1 -ih.ÍI! i YUU Ц» Ituu ННИ.Ш <C> lU'MV'l» пи i L'M 11 пя и JUÍA.} ио>а|Ч|нкЧ1НУч)

Срок i ipcaeiайн i ел t.n »а (lamunmeiCH tt случае назначении иною преде ыншелн oei прелешн ii-tnu л<ичтреиип, i и)

Ïirt.lïlh ШЙ.ЧСИИЧ 1П 1ПС1 1

«"Ч- "V

Фпрмл.Уг'м и),им, пекши

Федеральная служба но нше.члекпа.н.жш соОсшснносш Федер.1.11,иие госу/трсташос онмжсшое > чрсждсние

«"«Федеральный инстнгу! промышленной соПе шейное! и» * (ФППГ)

1.с|»*к.тскутни(|.. 30. кири. I. М.нкиа. I 54.1 СИ 5. ЩУУ5 I ,м..|,.т (Я 4'М) 2411 Ы1 15 фм.ч (X 1ЧМ М| Ь.ММ

УВЕДОМЛЕНИЕ О 11()<ТУИЛК1ПШ ШИИСИ

'2014131233

28.07.2014 050160

Дата поступления ВхскЫщиЬ т\Ъ

/\у ишрацшшный Ля

ДАТА 1ЮСТИ1Л1НИЛ

•Ч»»ТЧт.....

2 в т гон

¡ТГ"Г»Ш~бГГТГ

О

(11|ГПЙС|ГлВмОШ|ЫПл.

ЮиДНИШЙА"

(и)Д«ГА iit.fi ВОДА г* М...Ч <4 -»Ц-^СЫк-*».

) Л И В Л Г Н II Е патент* Р«:..и* на нюДрст,.«

АЛП <* Л1М Ш I И1Ш М| ..—-----------

Россия, КИ, тми г, г. Ьпгорол. уп Костюм»», Ы1(1,Ы'|Уин III 111>хч1и рглмйминн* и оценки ибы.'ктст никл 1см>а-и-ии(\

собсгипмими

Ьас+о« «о у. > 4__

В йсГ-^И'у., ni.1v

.«.иаЛ 10 .<т"! 'Ч,Н !1

{М)ИАПи>ШЕНЮБГеГнио|

икк-оьнлпн шин югцснлмкаикн и поьгипмн па ча! шим I н.п'ила гшаНа

Федеральное I осуларст»енное бюджетт« оЛрлоиате |ынм учреждение высшего професснондлишгч обрппвлнпн «Белгородский |ЧХуЛ.1рСХЙСН|ШЙ ГСХПО.](>т'иЧ(и|И уиикрете) им III (Иулиио», г 1>е,порол

Россия, яи, 308012, г Бсаюрод, у я Кое1и>к"».1.

О мгмитми« нми.)^

У.а>м-м. дяде

■к«.,...,. "ь (Ли

жш* г-."""_____„

(». и».. П.. |

О ПРМСТАМИТГЛМт 1АЯИИТ1ЛЯ Уч1*«и.па 1ч*) лит* Мй|<| V» ««»мм «о ¡ыимч м ио{о1|>мм( • 1 «»у«6« ж< •*«»»«»«>мьио* «•МЬ-ЧГЫМкКЯи, №ПНМ М >*«»*••

МО, в*Ч№*|ИНС<С*И А*«* «он

кредо м<*тс»ь«-»* (ммъити^м >1»1Ч1т* »«ют 6« <1}(тм>><«>и «мрги»*М|

10ЗДИММ94«]

К 0,1 , Я.ы Н •

нош М )

■II ¡1 V 1 7

I

; П И!ЭЛ 2014 * . ли ио »

ни

ч

Количество листов

Количество док) ментов, подтверждающих уплату пошлины

Количество изображений

24 1 О

Ф.1МИЛНН ЛИИ.1, принявшего докч.четы Рыжова М А

(ТтГ) <]д

Утверждаю'

АКТ

о внедрении в учебный процесс научных результатов диссертационной работы аспиранта кафедры неорганической химии БГТУ им. В.Г. ШуховаКуприевой О.В. на тему :" Физико-химические основы формирования боросиликатного покрытия надроби гидрида титана"

Комиссия в составе зам. директора института строительного материаловедения и техносферной безопасности, к.т.н., профессора кафедры "Технология керамики и стекла" Онищук В.И., зам.зав.кафедрой "Неорганическая химии", к.х.н., доцента Денисовой Л.В., к.т.н., профессора кафедры "Неорганическая химии" Володченко А.Н. установила, что научно-практические результаты, полученные аспирантом кафедры неорганической химии БГТУ им. В.Г. Шухова Куприевой О.В. на тему: "Физико-химические основы формирования боросиликатного покрытия на дроби гидрида титана", используются в учебном процессе при подготовке бакалавров (академический бакалавриат) по направлениям:

18.03.01 "Химическая технология" (профиль "Химическая технология тугоплавких неметаллических и силикатных материалов");

- 20.03.01 "Техносферная безопасность" (профиль "Радиационная и электромагнитная безопасность").

проф. Онищук В.И.