CC BY
6ВОДОРОДНАЯ ЭНЕРГЕТИКА И ТРАНСПОРТ
Хранение водорода HYDROGEN ENERGY AND TRANSPORT
Hydrogen storage
ФАЗОВЫЕ ПРЕВРАЩЕНИЯ И УПОРЯДОЧЕНИЕ АНТИФАЗНЫХ ДОМЕНОВ В КУБИЧЕСКИХ КАРБОГИДРИДАХ ТИТАНА НА НИЖНЕЙ ГРАНИЦЕ ОБЛАСТИ ГОМОГЕННОСТИ
И. Г. Хидиров, С. X. Султанова, Б. Б. Мирзаев, Н. Н. Мухтарова, В. В. Гетманский
Институт ядерной физики АН Республики Узбекистан пос. Улугбек, Ташкент, 702132, Узбекистан Тел.: 99(8712) 606-464; факс: 99(8712) 402-590; e-mail: khidirov@inp.uz
Хидиров Ирисали Газиевич
Хидиров И. Г.
Сведения об авторе: доктор физ.-мат. наук, заведующий лабораторией композиционных материалов Института ядерной физики Академии наук Республики Узбекистан.
Образование: Ташкентский ГПУ им. Г. Низами (1969 г.).
Область научных интересов: термо- и радиационностимулированные фазовые превращения в сплавах внедрения (карбидах, нитридах, нитридогидри-дах, карбогидридах и гидридах переходных металлов), высокотемпературных сверхпроводящих материалах, интерметаллических соединениях. Специалист в области нейтроноструктурного анализа.
Публикации: более 80 статей и 4 патента.
Султанова С. Х.
Сведения об авторе: аспирантка Института ядерной физики АН РУз. Образование: Ташкентский ГПУ им. Г. Низами (2002 г.). Область научных интересов: фазовые превращения и кристаллическая структура карбидов и карбогидридов переходных металлов IV группы Периодической системы химических элементов. Публикации: 7 статей.
Мирзаев Б. Б.
Сведения об авторе: кандидат физ.-мат. наук, ст. науч. сотрудник лаборатории композиционных материалов Института ядерной физики АН РУз.
Образование: Ташкентский ГПУ им. Г. Низами (1991 г.).
Область научных интересов: синтез и физико-механические свойства тугоплавких материалов (карбидов и нитридов переходных металлов IV группы Периодической системы химических элементов). Публикации: более 30 статей.
Султанова Светлана Хакимовна
Мирзаев Бахадир Буканович
Мухтарова Н. Н.
Сведения об авторе: кандидат физ.-мат. наук, ст. науч. сотрудник лаборатории композиционных материалов Института ядерной физики АН РУз.
Образование: Горьковский государственный университет им. Н. И. Лобачевского (1958 г.).
Область научных интересов: влияние ионизирующих излучений (гамма-лучей и нейтронов) на структуру и некоторые свойства материалов (твердых растворов, ВТСП керамик, полупроводников, некоторых полимеров и т. д.). Специалист в области рентгеноструктурного анализа и кристаллохимии.
Публикации: более 60 статей.
Мухтарова Нина Николаевна
Гетманский В. В.
Сведения об авторе: мл. науч. сотрудник лаборатории композиционных материалов Института ядерной физики АН РУз.
Образование: Ташкентский электротехнический институт связи (1982 г.).
Область научных интересов: разработка электронных узлов нейтронного дифрактометра, автоматизация и программное обеспечение работы дифрактометра, фазовые превращения в сплавах внедрения.
Публикации: более 10 статей.
-
As a result of neutron diffraction study of cubic titanium carbohydrides TiCxHy at the lower limit of the carbon homogeneity region, a number of temperature ranges of structural changes are found out. Heat treatment was carried out using special regime for preventing exit of hydrogen out of the lattice. It is shown that in the TiCxHy prepared by means of quenching from 1200 °C carbon atoms occupy octahedral interstices, hydrogen atoms — tetrahedral interstices of the disordered cubic structure (space group Fm3m). It is found that carbon and hydrogen atoms are partially ordered when annealing at 900-800 °C. The ordered structure is face-centered cubic (space group Fd3m), where the carbon atoms occupy mainly octahedral interstices 16(c) and the rest part of carbon and all hydrogen atoms — the other type of octahedral interstices 16(d). According to the model of completely ordered structure, carbon atoms occupy one type and hydrogen atoms — the other type of octahedral interstices. At further decreasing temperature to 600 °C the formation of small impurity of a-Ti is observed. It is found that at temperature of 450 °C the formation of metastable ordered cubic phase with forming of periodic antiphase domains is observed, at this temperatures process of the decay is hindered.
Гетманский Вячеслав Васильевич
Введение
Гидриды переходных металлов и интерметаллических соединений широко используются в ядерной и водородной энергетике, а также в ряде других отраслей. Однако эти материалы имеют невысокую термостабильность (Т < 350 °С), что ограничивает возможности их применения в условиях высокой температуры. В таких условиях может быть полезным нестехиометрический кар-богидрид Т. с относительно высокой термостабильностью (Т > 1000 °С) в вакууме [1]. Кроме того, водород сильно влияет на структуру и свойства тугоплавкого карбида титана, играющего большую роль в технике [2]. Для целенаправленного получения карбогидридов или карбидов Т с заданными характеристиками большое значение имеет знание структурных особенностей этих материалов. Структурному исследованию карбогидрида Т методом дифракции нейтронов посвящен ряд работ [3-5]. С точки зрения получения карбогидрида Т с наибольшим содержанием водорода значительный интерес представляет нижняя граница области гомогенности по углероду, так как здесь имеется наибольшее количество свободных междоузлий для размещения водорода. Однако систематических нейтро-нографических исследований карбогидрида Т на нижней границе области гомогенности по углероду пока не проводилось.
Цель данной работы — структурное исследование карбогидридов Т ряда составов на ниж-
ней границе области гомогенности методами порошковой рентгенографии и нейтронографии в интервале 1200...450 °С.
Экспериментальная часть
Нейтронограммы образцов снимали на нейтронном дифрактометре, установленном на тепловой колонне атомного реактора ВВР-СМ ИЯФ АН РУз (X = 1,085 А) [6]. Расчеты нейтронограмм проводили методом полнопрофильного анализа Ритвельда по программе DBW3.2 [7]. Для оценки однофазности, однородности и параметров решетки образцов использовали рентгенографию. Рентгенограммы образцов снимали на рентгеновском дифрактометре ДРОН-3М с использованием СиКа-излучения, X =1,5418 А (№-фильтр). Сначала снимали общую картину в интервале углов 28 от 10° (или 25°) до 110° со скоростью вращения детектора 1-2 град/мин, по таким спектрам устанавливался фазовый состав образцов; для определения параметров решетки использовалась съемка узких интервалов со скоростью 1/4 град/мин.
Обычно для приготовления карбогидридов переходных металлов применяется метод Сивертса [1], основанный на непосредственном гидрировании карбида соответствующего металла в среде водорода при 300...1100 °С. Нами предложен более простой способ приготовления карбогидри-да Ть В его основе — обычный способ получения неорганических соединений путем спекания ших-
ты, в которой компоненты взяты в соответствующих пропорциях. Образцы карбогидрида Т ряда составов были приготовлены из порошка титана марки ПТМ, содержащего 0,35 масс. % водорода, путем добавления заданного количества ТШ2 и сажи марки «очень чистый». Перед спеканием исходные порошки тщательно перемешивали в агатовой ступке, затем готовили брикет цилиндрической формы под давлением 3106 Н/м2. Для предотвращения взаимодействия водорода со стенкой кварцевой ампулы приготовленный брикет помещали в кварцевую ампулу на молибденовой подставке, при этом брикет не должен был касаться стенок ампулы. Затем ампулу откачивали при комнатной температуре до вакуума <1,3310-4 Па и запаивали. Далее брикет в ваку-умированной и запаянной кварцевой ампуле помещали в печь и спекали по специально подобранному нами режиму. Для образования карбо-гидрида Т необходим отжиг при Т > 1000 °С, однако отжиг брикета при этих температурах приводит к выходу водорода в пространство между брикетом и стенкой ампулы и потере части атомов водорода в результате его взаимодействия со стенками ампулы. Контролировать содержание водорода в конечном продукте весьма затруднительно, поэтому мы предложили отжигать брикет, начиная с 500...700 °С. При этих температурах наблюдается образование твердого раствора углерода в гексагональной решетке а-Т и бурное поглощение водорода этим раствором с образованием тройного твердого раствора Т^С^Н,,; при этом достаточно активно идет процесс спекания брикета из спрессованных порошков. Температуру поднимали до 1000 °С с шагом 100 °С, выдерживая брикет перед каждым поднятием температуры в течение 24 ч. При 800...1000 °С спрессованный порошок становится достаточно хорошо спеченным и выход атомов водорода из образца практически предотвращен. Конечный продукт получали после отжига при 1200 °С (4 ч) с последующей закалкой в воде для фиксирования неупорядоченного состояния образцов. Концентрацию атомов углерода и водорода в образцах после синтеза и термообработок контролировали методом химического анализа, а также минимизацией факторов расходимости экспериментальных и расчетных интенсивностей дифракционных отражений на нейтронограм-мах образцов.
По результатам рентгенофазового анализа полученные образцы однофазны и однородны, имеют гцк-решетку со структурой типа NaCl (пространственная группа Fm3m). Синтезированные образцы карбогидридов Т и параметры их решеток приведены в табл. 1.
Результаты экспериментов
На нейтронограммах исходных образцов видны были те же дифракционные максимумы, ко-
Таблица 1
Синтезированные кубические карбогидриды титана ТЮхНу на нижней границе области гомогенности
Образец Параметр решетки, Ä; Дя = 0,0002 Ä
TiC0,47H0,07 4,2750
TiC0,47H0,18 4,2750
TiC0,47H0,22 4,2728
TiC0,50H0,21 4,3013
торые наблюдались на рентгенограммах (рис. 1). 3 Следовательно, подтверждается, что образцы име- § ют гцк-структуру (пр. гр. Fm3m). Расположе- @ ние атомов углерода в октаэдрических междоузлиях однозначно определяется правилом Хэгга
I, отн. ед.
115
111 002 022 113 222 004 133 024 224 333
10 20 30 40 50 60 70
20, град.
Рис. 1. Нейтронограмма исходного образца ТЮ^Н^: сплошная линия и точки — расчетные и экспериментальные значения интенсивностей дифракционных отражений; А — разность значений расчетной и экспериментальной интенсивностей. Над рефлексами указаны индексы Миллера отражающих плоскостей кристаллической решетки
[8], согласно которому для атомов внедрения выгодно занимать октаэдрические междоузлия при условии 0,41 < Ях/-#Ме < 0,59, а тетраэдри-ческие — при 0,22 < < 0,41, где Ях и
^Ме — радиусы атомов внедрения и металла. Для углерода -КС/-КМе = 0,52. Что касается атомов водорода, однозначно предсказать его размещение в одном из этих двух типов междоузлий затруднительно, так как формально для них -КН/-КМе = = 0,31, и согласно правилу Хэгга они должны располагаться в тетраэдрах. В принципе, атомный радиус позволяет им находиться также и в октаэдрах. Кроме того, в неупорядоченных кар-богидридах ТЮхНу при атомном отношении углерода к титану х> 0,55 отмечено заполнение атомами водорода только октаэдрических междоузлий [4]. Однако для образцов наименьшие факторы недостоверности определения структуры (Лр = 3,6; = 4,8; ЯБг = 2,7%) и удовлетворительное согласие экспериментальных и расчетных интенсивностей дифракционных максиму-
мов можно получить только в том случае, если предположить, что в неупорядоченных карбогидридах Т. атомы углерода статистически занимают октаэдрические позиции 4(6), а атомы водорода — тетраэдрические междоузлия 8(с) в рамках пространственной группы Fm3m (табл. 2). ¡5 При любых других вариантах размещения ато-* мов неметаллов, даже с незначительным измене-| нием их расположения, наблюдается существен- ное увеличение фактора недостоверности по брэг-I говским отражениям ЯВг. Например, отметим, ь что в предположении расположения атомов во-| дорода только в октаэдрических междоузлиях $ ЯВг растет до 6,4 % в зависимости от концент-
с
с
©
Структурные характеристики
максимумов (рис. 2), свидетельствующих об упорядочении атомов внедрения. Дифракционная картина индицируется в рамках кубической элементарной ячейки с а ~ 2а0, где а0 — параметр решетки неупорядоченной фазы. Кристаллическая структура упорядоченной фазы в данных образцах аналогична структуре упорядоченных карбогидридов ТЮжНу с х > 0,55 и у < 0,26 [4], которая описывается в рамках пр. гр. Fd3m, где атомы углерода преимущественно расположены в октаэдрических междоузлиях 16(с), а небольшая часть атомов углерода и все атомы водорода — в другом типе октаэдрических междоузлий 16^) (табл. 3), причем с понижением
Таблица 2
которых карбогидридов Т ^т3ш)
Количество атомов в позициях
Атом Позиция Закалка от 1000 °С
закалка от 1200 "С
TiC0.47H0.22 TiC0.47H0.22 TiC0.47H0.18
Ti 4(a) 4 4 4
C 4(b) 1,88 1,88 1,88
H 4(b) 0 0,42 0
H 8(c) 0,84 0,42 0,72
Факторы недостоверности определения структуры Я, % Rp = 3,7; Rwr = 1,9; Rßr = 2,5 Rp = 1,5; R„r = 1,9; Rßr = 3,1 Rp = 2,3; RWr = 3,1; Rßr = 2,1
Эффективный тепловой фактор В, А2 0,40 ± 0,06 0,35 ± 0,03 0,33 ± 0,03
рации водорода в образцах. Таким образом, образцы TiCxHy на нижней границе области гомогенности по углероду (x < 0,50; у = 0,07-0,22), полученные путем закалки в воде от 1200 °С до комнатной температуры, после специально подобранного режима термообработки, предотвращающего выход водорода из решетки, имеют неупорядоченную кубическую структуру, и атомы водорода в нем, в отличие от неупорядоченных карбогидридов TiCxHy с соотношением х > 0,55, занимают тетраэдрические междоузлия по правилу Хэгга. Согласно нейтроноструктурным данным образцы TiC050H021 и TiC0 47H022 после закалки от 1050 до 1000 °С все еще имеют неупорядоченную структуру (Fm3m), но при этом наблюдается переход части атомов водорода из тетраэдрических в октаэдрические междоузлия и взаимозамещение их атомами углерода. Однако у других образцов после такой закалки расположение атомов водорода в тетраэдрических междоузлиях сохраняется (см. табл. 2). Следовательно, температура перехода водорода из тет-раэдрических междоузлий в октаэдрические зависит от концентрации углерода и водорода.
Далее все образцы отжигали при 900...600 °С с шагом 100 °С по 24 ч при каждой температуре в вакуумированной и запаянной кварцевой ампуле. Согласно рентгенофазовому анализу после отжига сохраняется гцк-структура. Однако на ней-тронограммах наблюдается ряд сверхструктурных
I, oth. ед.
25
15
i i 2 111 922 112 _ 1 II _.JY ,. . P \ 1 22 1fS 135 33 094 133 224333 944 026 I I II I II I I l I 36 J55 355 4« 2i6 119 m 666 117 137 337 553 357 466 339 22,0 444 24t 088 066 >57 W8 249 139 268 377 II II I II I II I II I I I I I II
А 1 расч 1 эксп ^
10
20
30
40
50
60
20, град.
Рис. 2. Нейтронограмма образца ТЮ0>50Н0>21 после отжига при 800 °С: сплошная линия и точки — расчетные и экспериментальные значения интенсивностей дифракционных отражений; А — разность значений расчетной и экспериментальной интенсивностей. Над рефлексами указаны вычисленные положения соответствующих отражений в упорядоченной структуре
температуры растет количество атомов углерода в октаэдрах 16(с). Следовательно, растет степень дальнего порядка в расположении атомов внедрения. Согласно модели полностью упорядоченной структуры атомы углерода занимают один, а атомы водорода — другой тип октаэдрических междоузлий. По нейтронографическим данным оценили размер антифазных доменов (АФД) в упорядоченных карбогидридах после отжига при 700 и 600 °С. Размер АФД определяли по полу-
Таблица 3
Структурные характеристики ТЮ0,50Н0,21 в рамках (Fd3m) после отжига при 800 °С
Атомы Позиция Количество атомов в позициях, n An
Ti 32(e) 32 0,00
C 16(c) 11,60 0,25
C 16(d) 4,40 0,25
H 16(d) 5,68 0,19
H 16(c) 1,04 0,19
R, % Rp = 3,06 ; Rwp = 4,14 ; RBr = 3,20
Примечание: B = 0,29 ± 0,006А.
ширине сверхструктурного отражения (111) (рис. 3) и инструментальному уширению согласно формуле Селякова - Шеррера [9]. Размеры АФД в образцах оказались близки; в среднем после отжига при 700 °С D = 126 А, а при 600 °С D = 115 А. Следует отметить, что после отжига образцов при 750...600 °С (48 ч) на нейтроно-граммах помимо основной кубической фазы наблюдаются следы a-Ti.
/, отн. ед.
50 20, град.
Рис. 3. Нейтронограмма TiC0 50H021 после отжига при 450 °C в течение 400 ч
Далее исходные образцы отжигали при 450 °С. Учитывая, что при относительно низкой температуре диффузионная подвижность атомов в кар-богидридах Ti небольшая, отжиг проводили в течение 400 ч, после чего на нейтронограммах этих образцов появляются сверхструктурные отражения, соответствующие Fd3m, но наблюдается их расщепление (см. рис. 3). Расщепление сверхструктурных отражений на три симметрично расположенных отражения свидетельствует о том, что в образце образуется периодическая упорядоченная антифазная доменная структура [10]. Обращает на себя внимание тот факт, что расщепляются все сверхструктурные отражения при углах Брэгга 28 > 30°. Следовательно, в кар-богидридах упорядочение АФД не имеет слоистого характера, т. е. их упорядочение происходит не в одном, а в различных направлениях. По расстоянию между сателлитами сверхструктурного отражения определили период упорядоченной АФД-структуры по формуле [11]:
P = 2M = Я2 /a2 (sin2 8+ - sin2 8-),
где М — половина периода сверхрешетки; X — длина волны нейтронов; а — параметр первичной гцк-решетки; 8+ и 8_ — углы Вульфа - Брэгга сателлитов, возникающие от длиннопериодной АФД-структуры. Значения периода Р, определенные по сателлитам четырех групп сверхструктурных отражений (133, 115, 135 и 155), лежали в интервале ~10...12. Рентгенографическая съемка рефлексов 133 и 024 (индексы для исходной Fm3m-структуры) позволила обнаружить существенные различия в структуре образцов до и после появления упорядоченных АФД. Для этих рефлексов всех образцов характерен заметный сдвиг по 28 в сторону меньших углов после появления АФД. На рис. 4 показан рефлекс 133 на рентгенограмме исходного (а) и отожженного (б) при 450 °С образца ТЮ0,50Н0,21. Смещение рефлексов 133 и 024 составляет ~0,2° при погрешности не выше 0,03°. Соответственно, параметр решетки карбогидридов Т по сравнению с упорядоченной АФД-структурой значительно увеличивается (Аа « 0,009 А). Кроме того, после низкотемпературного отжига образцов ТЮ047Н0,22 и ТЮ0,50Н0,21 также наблюдается размытие дублета Ка1-Ка2. Согласно [10] изменение периода элементарной ячейки и возникновение микроискажений, приводящих к размытию Ка-дублета, является следствием образования длиннопери-одной АФД-структуры.
Обсуждение результатов
На нижней границе области гомогенности ТЮжНу, как и карбогидриды титана с более высокой концентрацией углерода, испытывает фазовый переход порядок/беспорядок, связанный со звездой волнового вектора к = {1/2; 1/2; 1/2}, удовлетворяющей критерию Ландау - Лифшица для фазовых переходов второго рода [12]. В неупорядоченном состоянии ТЮжНу, соответствующем 1200 °С, наблюдается статистическое рас-
I, отн. ед. 200
180
160
140
120
100
80
60
• • \
• • • • ч Ф
4 • Л i ч W Л / а
4 щ f 4 и/
* /Л •
Am íC * б N
1
40
101,4 101,6 101,8 102,0 102,2 102,4 102,6 102,8 103,0 103,2 103,4
20, град.
Рис. 4. Фрагменты рефлекса 133 рентгенограммы
TiC0,50H0,21
положение атомов углерода во всех октаэдри-ческих, а атомов водорода — в тетраэдрических междоузлиях согласно правилу Хэгга. Отсутствие атомов водорода в тетраэдрических междоузлиях гцк-решетки неупорядоченного и упорядоченного ТЮхНи с отношением х > 0,55 объясняется £ эффектом блокировки [4], согласно которому ато-* мы углерода в октаэдрических междоузлиях блокируют все близлежащие тетраэдрические меж-^ доузлия (г0^а/шт = 1,86 А), по-видимому, из-за Л сил отталкивания между атомами внедрения раз-^ личных типов. Расстояние между октаэдрами 1 сравнительно большое (госЫ/осЫ = 3,04 А), поэто-3 му атомам водорода выгодно занимать вакант-§ ные октаэдрические междоузлия. Можно предел положить, что при концентрациях х < 0,50 и высоких температурах эффект блокировки ослабевает и поэтому повышается вероятность попадания атомов водорода в тетраэдрические междоузлия. При понижении температуры в карбо-гидриде Т наблюдается упорядоченное или частично упорядоченное расположение атомов углерода в одном из двух типов октаэдрических междоузлий и расположение атомов водорода во втором типе октаэдрических междоузлий, не заполненных или частично заполненных углеродом. Изменение типа междоузлий, заполненных водородом, при понижении температуры и упорядочении углерода можно объяснить усилением эффекта блокировки, в результате чего при упорядочении по октаэдрическим междоузлиям одного типа из двух (в рамках Fd3m) атомы углерода блокируют все близлежащие тетраэд-рические междоузлия, поэтому атомам водорода выгодно занимать октаэдры, свободные от атомов углерода (второй тип октаэдров).
Отметим, что заполнение атомами водорода тетраэдрических междоузлий в неупорядоченном карбогидриде Т обнаружено впервые. По-видимому, при достаточно высокой температуре аналогичную ситуацию можно наблюдать и в кар-богидридах Т с более высокой концентрацией атомов углерода. Поскольку в принципе атомы водорода могут заполнять как октаэдрические, так и тетраэдрические междоузлия, то, создавая определенные условия (высокую температуру и большое давление водорода), можно получить карбогидрид Т с более высоким содержанием водорода.
В карбогидридах Т на нижней границе области гомогенности их распаду предшествует упорядочение, т. е. температура распада (750...600 °С) меньше температуры перехода порядок/беспорядок (900...800 °С). Следовательно, распад стимулируется упорядочением аналогично упорядочивающимся твердым растворам замещения [13]. При упорядочении нестехометрического сплава изменяется концентрация атомов внедрения и вакансии вблизи границ АФД. Это создает благоприятные условия для зарождения на них частиц второй фазы. Согласно результатам нейтро-
нографических и рентгенографических исследований на нижней границе области гомогенности кубического карбогидрида титана при температурах ниже температур перехода порядок/беспорядок и распада наблюдается одновременное упорядочение атомов внедрения и АФД в ме-тастабильном состоянии кристалла. Образование длиннопериодной структуры или упорядо-ченых АФД в твердых растворах замещения при пониженных температурах — общеизвестное явление [14]. Однако сведения об упорядочении АФД в сплавах внедрения отсутствуют [2]. Полученный нами результат позволяет сделать вывод о том, что как твердые растворы замещения, так и фазы внедрения имеют одинаковый механизм упорядочения АФД. Отсутствие упорядочения АФД в образцах, отожженных при более высоких температурах (<600 °С), можно объяснить тем, что при этих условиях образуются крупные и случайно ориентированные АФД. При более низких температурах происходит медленное образование мелких и ориентированных (упорядоченных) АФД. Поскольку размер АФД при 600 °С составляет 115 А, то можно считать, что размеры упорядочивающихся доменов должны быть меньше 100 А.
Заключение
В результате нейтронографических исследований карбогидрида титана ряда составов на нижней границе области гомогенности по углероду (ТС0,47Н0,07, Т^0,47Н0Д9, 'ТС0,47Н0,22, ТС'0,50Н0,21)
после специально подобранного режима термообработки, предотвращающего выход водорода из решетки, обнаружены пять характерных температурных диапазонов структурных изменений.
1. Т > 1200 °С: карбогидриды титана имеют неупорядоченную кубическую структуру ^т3т), где атомы углерода статистически занимают ок-таэдрические междоузлия, а атомы водорода — тетраэдрические междоузлия.
2. 1000 °С < Т < 1100 °С: наблюдается неупорядоченная кубическая структура, в которой атомы водорода статически распределены по октаэд-рическим и тетраэдрическим междоузлиям.
3. 800 °С < Т <1000 °С: наблюдается образование дальнего порядка (Fd3m), где атомы углерода занимают тип октаэдрических междоузлий 16(с), а атомы водорода — 16^).
4. 600 °С < Т < 800 °С: наблюдается начало распада упорядоченной кубической фазы с образованием зародышей а-Ть
5. Т < 475 °С: наблюдается образование ме-тастабильной упорядоченной кубической фазы с образованием периодических АФД; процесс распада заторможен. Отметим, что образование упорядоченных длиннопериодных АФД-структур в фазах внедрения обнаруживается впервые.
Работа выполнена при финансовой поддержке Центра науки и технологии Узбекистана (контракт № Ф-2.1.2).
Список литературы
1. Швейкин Г. П., Алямовский С. И., Зай-нулин Ю. Г. и др. Соединения переменного состава и их твердые растворы. Свердловск: УНЦ АН СССР, 1984.
2. Гусев А. И. Превращения беспорядок/порядок и фазовые равновесия в сильно нестехио-метрических соединениях // УФН. 2000. Vol. 170, №1. С. 3-40.
3. Goretzki H., Bittner H., Nowotny H. Der Einflub von Wasserstof auf Titancarbid // Monat-sh. Chemie. 1964. Bd. 95, No. 6. S. 1521-1526.
4. Латергаус И. С., Эм В. Т., Каримов И. и др. Нейтронографическое исследование кубических карбогидридов титана с дефектной под-решеткой неметалла // Неорганические материалы. 1984. Т.20, № 10. С.1648-1651.
5. Хидиров И., Мирзаев Б. Б., Мухтаро-ва Н. Н. Нейтронографическое исследование карбогидрида титана на нижней границе области гомогенности // Узбекский физический журнал. 2004. Т. 6, № 2. С. 106-109.
6. Шоюсупов Ш., Гетманский В. В., Хидиров И. Г. и др. Нейтронный дифрактометр, сопряженный с компьютером IBM-PC // Узб. ж. «Проблемы информатики и энергетики». 2002. № 2. С. 11-16.
7. Yang R. A., Wiles D. B. Profile S^pe Functions in Rietveld Refinements // J. Appl. Crystal-logr. 1982. Vol. 15. P. 430-438.
8. Гусев А. И., Ремпель А. А. Структурные фазовые преходы в нестехиометрических соединениях. М.: Наука, 1988.
9. Горелик С. С., Расторгуев Л. Н., Ска-ков Ю. А. Рентгенографический и электронооп-тический анализ. М.: Металлургия, 1970.
10. Баррет Ч. С., Массальский Т. Б. Структура металлов. М.: Металлургия, Ч. 1. 1984.
11. Scott R. E. New complex phase in Copper-Gold system // J. Appl. Phys. 1966. Vol. 31, No. 12. P. 2112-2117.
12. Хачатурян А. Г. Теория фазовых превращений и структура твердых растворов М.: Наука, 1974.
13. Суханов В. Д., Бояршинова Т. С., Шаш-ков О. Д. Влияние отклонения от стехиометрии на процессы распада и упорядочения сплавов // Физика металлов и металловедение. 1989. Т. 68, № 1. С.161-169.
14. Бояршинова Т. С., Шашков О. Д., Суханов В. Д. Фазовое превращение L12-L10 в системе золото/медь // Физика металлов и металловедение. 1994. Т. 78, вып. 5. С. 85-90.
НОВОСТИ НАУКОЙ
ТЕХНИКИ
АККУМУЛЯТОР ВОДОРОДА ЗАМЕНИТ БЕНЗОБАК
Американская компания «Texaco Ovonic Hydrogen Systems» разработала прототип устройства для автомобилей будущего — систему хранения водорода, используемого в качестве топлива. Эта система, в отличие от используемых сейчас систем хранения под давлением или в сжиженном состоянии, более безопасна, поскольку водород в ней находится при низком давлении и в твердом состоянии — в виде гидрида металла.
Системы хранения водорода в виде гидридов металлов разрабатывались и ранее, но лишь исследователям «Texaco Ovonic Hydrogen Systems» удалось создать изделие, способное конкурировать с нынешними топливными системами автомобилей. Сосуд объемом 60 л с гидридом металла способен хранить 3 кг водорода, использование которого обеспечивает пробег в 200 км (для сравнения: системы хранения водорода под давлением около 700 атмосфер обеспечивают лишь 50-километровый пробег). Сжиженный водород обеспечивает более длинный пробег, но
хранение водорода в жидком виде требует создания криогенных систем. По приблизительной оценке, металл-гидридная система обеспечивает хранение водорода на единицу объема в три раза больше, чем при использовании жидкого водорода.
Американские исследователи разработали также устройства заполнения системы хранения водорода. «Заправка» осуществляется при давлении 150 атм в течение 10 мин. Выделение водорода из гидрида происходит при нагреве материала, при этом давление в системе не превышает 20 атм. Кроме того, металл-гидридная система хранения водорода может принимать любую форму и любые конструктивные варианты размещения в корпусе автомобиля. Эта особенность также выгодно отличает ее от бензобака.
Источник: Cnews.ru
