Научная статья на тему 'ИССЛЕДОВАНИЯ СТРУКТУРА И СВОЙСТВ ЗАГОТОВОК ИЗ МЕХАНОСИНТЕЗИРОВАННОГО ПОРОШКА ТИТАНАТА ДИСПРОЗИЯ'

ИССЛЕДОВАНИЯ СТРУКТУРА И СВОЙСТВ ЗАГОТОВОК ИЗ МЕХАНОСИНТЕЗИРОВАННОГО ПОРОШКА ТИТАНАТА ДИСПРОЗИЯ Текст научной статьи по специальности «Нанотехнологии»

CC BY
75
16
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
MECHANOCHEMICAL SYNTHESIS / NANOPOWDERS / DYSPROSIUM TITANATE

Аннотация научной статьи по нанотехнологиям, автор научной работы — Лопатин В.Ю., Еремеева Ж.В., Панов В.С., Мякишева Л.В., Воротыло С.

Целью данной работы было получение и исследование однофазных кристаллических нанопорошков титаната дипрозия Dy2TiO5 и спеченных образцов на их основе. Нанопорошки кристаллического титаната диспрозия были получены методом механохимического синтеза с использованием анатаза и оксида диспрозия в качестве исходных реагентов. Продолжительность механохимической обработки составляла 180 мин. Кристаллическая структура механохимически синтезированного Dy2TiO5 соответствует высокотемпературной кубической модификации. Размеры частиц механохимически синтезированного титаната диспрозия составляли 20-30 нм. Исследованы свойства полученных нанопорошков и консолидированных из них объемных образцов. Для сравнения использовались промышленные порошки Dy2TiO5, получаемые сплавлением оксидов. Обнаружен распад фазы Dy2TiO5 и образование метастабильной фазы DyTiO3 при спекании механосинтезирвоанных нанопорошков, что противоречит классической фазовой диаграмме Dy2O3-TiO2. В случае спекания промышленных порошков Dy2TiO5 подобный распад не наблюдался. Ключевые слова: механохимический синтез, нанопрошки, титанат диспрозия

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по нанотехнологиям , автор научной работы — Лопатин В.Ю., Еремеева Ж.В., Панов В.С., Мякишева Л.В., Воротыло С.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

MECHANOCHEMICAL SYNTHESIS AND INVESTIGATION OF THE PROPERTIES OF DY2TIO5 SINGLE-PHASE CRYSTALLIMNE NANOPOWDERS

The goal of this work was to synthesize and investigate the mono-phase crystalline nanopowders of dysprotium titanate Dy2TiO5 as well as sintered specimens. Nanopowders of crystalline disporium titanate were produced by mechanochemically synthesized using the anatase and dysprosium oxide as the initial reagents. Mechanochemical synthesis duration was equal to 180 min. Synthesized Dy2TiO5 nanopowders were of a high-temperature cubic modification. Particles size of mechanochemically synthesized Dy2TiO5 was equal to 20-30 nm. Properties of the synthesized nanopowders and sintered bulk materials were investigated. Commercial Dy2TiO5 powders produced by the melting of the oxides were used for comparison. In the case of mechanochemically synthesized nanopowders, decomposition of Dy2TiO5 and formation of metastable DyTiO3 was detected during the sintering, which contradicts to the classic phase diagram for the system. In the case of commercial Dy2TiO5 powders, no phase decomposition was observed.

Текст научной работы на тему «ИССЛЕДОВАНИЯ СТРУКТУРА И СВОЙСТВ ЗАГОТОВОК ИЗ МЕХАНОСИНТЕЗИРОВАННОГО ПОРОШКА ТИТАНАТА ДИСПРОЗИЯ»

ings of the 20th Conference for Lithuania Junior Researchers "Science - Future of Lithuania". - Vilnius, Lithuania, 12-13 May 2017. - p. 43-46.

7. Мочалин, Е.В. Теплообмен и гидродинамика в полях центробежных массовых сил / Е.В.

Мочалин, А.А. Халатов.- Киев: Ин-т техн. теплофизики НАН Украины, 2010.- Т.8: Гидродинамика закрученного потока в ротационных фильтрах.-428 с.

Лопатин В.Ю, Еремеева Ж.В, Панов В.С., Мякишева Л.В., Воротыло С., Ковалев А.Ю, Морозова Е.В.,

ИССЛЕДОВАНИЯ СТРУКТУРА И СВОЙСТВ ЗАГОТОВОК ИЗ МЕХАНОСИНТЕЗИРОВАННОГО ПОРОШКА ТИТАНАТА ДИСПРОЗИЯ

Лопатин В.Ю. - к.т.н, доцент кафедры порошковой металлургии и функциональных покрытий НИТУ « МИСиС» (Ленинский проспект, д.4, 119991, г. Москва. Т.: (495)638-44-09) Специалист в области порошковой металлургии.

Еремеева Ж.В. - докт. техн. наук, доцент кафедры порошковой металлургии и функциональных покрытий НИТУ «МИСиС» (Ленинский проспект, д.4, 119991, г. Москва. Т.: (495)638-44-09.). Специалист в области механохимического синтеза и порошковой металлургии.

Панов В.С. - профессор кафедры порошковой металлургии и функциональных покрытий НИТУ « МИСиС» (Ленинский проспект, д.4, 119991, г. Москва. Т.: (495)638-44-09). Специалист в области механо-химического синтеза.

Мякишева Л.В. - инженер кафедры порошковой металлургии и функциональных покрытий НИТУ « МИСиС» (Ленинский проспект, д.4, 119991, г. Москва. Т.: (495)638-44-09). Специалист в области механо-химического синтеза.

Воротыло Степан - инженер, аспирант кафедры порошковой металлургии и функциональных покрытий НИТУ « МИСиС» (Ленинский проспект, д.4, 119991, г. Москва. Т.: (495)638-44-09). Специалист в области механохимического синтеза и порошковой металлургии.

Ковалев А.Ю - к.т.н, заведующий лабораторией рентгено-структурных исследований Института структурной макрокинетики и проблем материаловедения РАН. Тел. (49652) 46210. Специалист в области рентгеноструктурного фазового анализа.

Морозова Е.В. - аспирант кафедры «Металлургия» Московского государственного политехнического университета «Московский политех» (ул.Б.Семеновская, д.38 107023 г.Москва)

Целью данной работы было получение и исследование однофазных кристаллических нанопорошков титаната дипрозия Dy2TiO5 и спеченных образцов на их основе.

Нанопорошки кристаллического титаната диспрозия были получены методом механохимического синтеза с использованием анатаза и оксида диспрозия в качестве исходных реагентов. Продолжительность механохимической обработки составляла 180 мин. Кристаллическая структура механохимически синтезированного Dy2TiO5 соответствует высокотемпературной кубической модификации. Размеры частиц меха-нохимически синтезированного титаната диспрозия составляли 20-30 нм.

Исследованы свойства полученных нанопорошков и консолидированных из них объемных образцов. Для сравнения использовались промышленные порошки Dy2TiO5, получаемые сплавлением оксидов.

Обнаружен распад фазы Dy2TiO5 и образование метастабильной фазы DyTiO3 при спекании механо-синтезирвоанных нанопорошков, что противоречит классической фазовой диаграмме Dy2O3-TiO2. В случае спекания промышленных порошков Dy2TiO5 подобный распад не наблюдался.

Ключевые слова: механохимический синтез, нанопрошки, титанат диспрозия

MECHANOCHEMICAL SYNTHESIS AND INVESTIGATION OF THE PROPERTIES OF DY2TIO5 SINGLE-PHASE CRYSTALLIMNE NANOPOWDERS

Eremeeva Z. V, Vorotilo S., Kovalev A. Y, Gofman A.A., Lopatin V. Y

Eremeeva Z.V - full Dr.Sci., professor at the Department of powder metallurgy and functional coatings NUST MISIS (Leninsky Prospect str, 4, 119991, Moscow, T.: (495)638-44-09). Specialist in the field of mechanochem-ical synthesis and powder metallurgy.

Vorotilo S. - Ph.D. student, engineer at the Department of powder metallurgy and functional NUST MISIS (Leninsky Prospect str, 4, 119991, Moscow, T.: (495)638-44-09). Specialist in the field of mechanochemical synthesis and powder metallurgy

Lopatin V.Y. - Ph.D., assistant professor at the Department of powder metallurgy and functional NUST MISIS (Leninsky Prospect str, 4, 119991, Moscow, T.: (495)638-44-09). Specialist in the field of powder metallurgy.

U1

Kovalev A.Y. - Ph.D., head of the laboratory of the XRD analysis in ISMAN RAS. Tel. (49652) 46210. Specialist in the field of XRD analysis. Morozova E.V. - Post-graduate student of the department "Metallurgy" of the Moscow State Polytechnic University "Moscow Polytechnic" (B. Semenovskaya st., 38 107023 Moscow)

Gofman A.A. - master course student at the Department of powder metallurgy and functional coatings NUST MISIS (Leninsky Prospect str, 4, 119991, Moscow, T.: (495)638-44-09). Specialist in the field of mechanochem-ical synthesis and powder metallurgy.

The goal of this work was to synthesize and investigate the mono-phase crystalline nanopowders of dyspro-tium titanate Dy2TiO5 as well as sintered specimens.

Nanopowders of crystalline disporium titanate were produced by mechanochemically synthesized using the anatase and dysprosium oxide as the initial reagents. Mechanochemical synthesis duration was equal to 180 min. Synthesized Dy2TiOs nanopowders were of a high-temperature cubic modification. Particles size of mechano-chemically synthesized Dy2TiOs was equal to 20-30 nm.

Properties of the synthesized nanopowders and sintered bulk materials were investigated. Commercial Dy2TiOs powders produced by the melting of the oxides were used for comparison. In the case of mechanochem-ically synthesized nanopowders, decomposition of Dy2TiO5 and formation of metastable DyTiO3 was detected during the sintering, which contradicts to the classic phase diagram for the system. In the case of commercial Dy2TiOs powders, no phase decomposition was observed.

Keywords: mechanochemical synthesis, nanopowders, dysprosium titanate

Введение

Титанат диспрозия привлекает внимание исследователей в основном в связи с его высокой эффективностью поглощения нейтронов. В этом аспекте титанат диспрозия сравним с HfB2, B4C и сплавами Ag-In-Cd [1-10].

Титанат диспрозия также обладает рядом специфических свойств, таких как высокие магнитока-лорические свойства [11] и свойства спинового

льда [12-14]. Это многообещающий материал для датчиков [15,16], электронных [17] и фотонных [18,19] устройств.

Фазовая диаграмма для системы Dy2O3 - TiO2 показана на Рис ^

О

2400

2000

1600

1200

L

1 \ Оу2ТЮ5

Dy2Ti207 (Р)

С + L 1 \

С + F (fluorine)

F + P P+L \ / R+L

* С + р (hex.) р+ Р

P+R (rutile)

С + a(orthor) 1 1 1 1 a + Р 1 1 1

Dy203

20

80

40 60

Mol (%)

Рис. 1. Фазовая диаграмма системы Dy2O3-TiO2 [2] Fig. 1 Phase composition for the Dy2O3-TiO2 system [2]

TiOn

В системе присутствуют две фазы титаната диспрозия - Dy2TiO5 и Dy2Ti2O7. Dy2Ti2O7 имеет структуру пирохлора, Dy2TiO5 может иметь несколько кристаллографических модификаций: орторо-мбическую, гексагональную и кубическую. При

этом Dy2TiO5 имеет более высокое удельное содержание диспрозия и соответственно более высокое сечение захвата нейтронов [20-27].

Актуальной задачей является получение титаната диспрозия Dy2TiO5 в виде нанопорошков. Pan-neerselvam et al. [26] синтезировал титанат диспрозия Dy2TiO5 путем растворения оксида диспрозия и титановой губки в концентрированном HNO3. Раствор затем выпаривали с получением сухого порошка. Порошок прокаливали при 1673 К в течение 24 часов. Образец затем измельчали, чтобы получить порошки микронного размера [26]. Разложение полимерных прекурсоров использовалось для получения порошков титаната диспрозия, но этим методом тоже не удавалось изготовить нанопоро-шки [27].

Одним из наиболее перспективных методов, пригодных для производства высокодисперсных нанопорошков титаната диспрозия, является меха-нохимический синтез [28-30].

Механохимический синтез в настоящее время широко используется для производства интерметаллических порошков, твердых растворов и аморфных порошков. В работах [30, 31] сообщалось о механохимическом синтезе аморфных нанопорошков в системе Dy2O3-TiO2. Однако, так как у полученных порошков отсутствовала кристаллическая структура, невозможно сделать каких-либо выводов об их фазовом составе. Кроме того, в работе [30] было показано, что спекание аморфных нанопорошков не приводит к образованию однофазных спеченных образцов.

Целью данного исследования был синтез нанопорошков кристаллического титаната диспрозия путем механохимической обработки смеси оксида титана и диспрозия, а также исследование структуры и свойств синтезированных порошков и спеченных образцов.

Материалы и методы

В качестве исходных реагентов использовались низкотемпературная модификация оксида диспрозия (ХЧ, чистота 99,8 %) и анатаз (ХЧ, чистота 99,6 %) производства ЗАО АНТАРН (Москва, Россия). Частицы оксида диспрозия имели осколочную форму и размер 3-6 мкм, частицы анатаза -овальную форму и размер 1 - 3 мкм.

Механохимический синтез проводили с использованием планетарной шаровой мельницы «Активатор-2С» с барабанами и шарами из отожженной стали. Были опробованы различные условия синтеза: скорость вращения водила составляла 600-900 оборотов в минуту; скорость вращения барабанов составляла 1000 - 1800 оборотов в минуту. Отношение шаров к порошковой смеси было равно (35-45): 1. Механохимический синтез проводили в атмосфере аргона при давлении, равном 3-5 атмосфер в течение 5-180 минут. Аргоновая

атмосфера использовалась для предотвращения окисления стальных барабанов и шаров во время механохимического синтеза, что могло привести к усилению загрязнения синтезированного материала железом. Загрязнение железом увеличилось с 0,1 до 1,2 мас.%, при увеличении продолжительности синтеза с 5 до 180 минут. Было установлено, что оптимальными являются следующие условия: частота вращения водила - 800 оборотов в минуту; частота вращения барабанов - 1200 оборотов в минуту, отношение масс шаров и шихты - 40: 1, продолжительность механохимического синтеза - 180 минут.

Для измерения распределения по размерам частиц порошков титаната диспрозия, полученных путем сплавления исходных оксидов с последующим измельчением продукта, использовали универсальное устройство для измерения размера частиц FRITSCH ANALYSETTE 22 MicroTec plus с установкой мокрого диспергирования. Пределы измерения составляют от 0,08 до 2000 мкм, погрешность измерения соответствует ISO 13320.

РФА исходных оксидов и синтезированных порошков проводили с использованием рентгеновского дифрактометра ДРОН-4. Сканирование проводилось с использованием излучения CuKa в диапазоне 20 углов от 10о до 130о.

Сканирующий электронный микроскоп Hitachi S-3400N, оснащенный энергодисперсионным спектрометром NORAN, использовался для исследования морфологии исходных порошков и синтезированного продукта.

Спекание образцов проводили при температуре 1200 °С в атмосфере аргона, скорость нагрева составляла 50 °С/мин, продолжительность изотермической выдержки - 1 час.

Результаты

Согласно данным РФА (Рис. 2), в случае меха-нохимической обработки смеси TiO2 и Dy2O3 в течение 15 мин в шихте присутствуют непрореагиро-вавший оксид диспрозия Dy2O3 и анатаз TiO2 (Рис. 2, а). Полная трансформация исходных оксидов в рентгеновский аморфный продукт происходит после механохимической обработки в течение 30 мин (Рис. 2, б). В случае механохимической обработки исходной смеси в течение 120 минут, РФА показывает начало образования новых кристаллических фаз (Рис. 2, в). Увеличение продолжительности механохимической обработки до 180 минут позволило получить однофазный кристаллический нано-порошок титаната диспрозия Dy2TiO5 в виде высокотемпературной ГКЦ-модификации (Рис. 2, г).

и«

-1-'-Г"

О - ОугСЬ *-ТЮ2

-1-»-г-

Ч|-------^

/

20 ЭО 40 50 » ТВ И

—г~

—I—

—I—

—I—

аа

—I—

60

~1— ТО

—I

80

I - В)/2Г\0;

(Р-43т)

-1-Г"

-1-Г"

ДО 3!) 40 50 (10 ТО ВС!

20 ЗО 40 ПО йЦ 70 Ш

Рис. 2 - Дифрактограммы смеси Dy2O3 и TiO2после механохимической обработки различной

продолжительности: а) 15 мин, б) 30 мин, в) 120 мин, г) 180 мин.

Б

Г

Микроструктура порошков Dy2TiO5 после 180 мин МА показана на Рис. 3.

Рис. 3. Механохимически синтезированный продукт: а) агломераты, состоящие из наночастиц Dy2TiO5, б) агломераты Dy2TiO5 крупным планом, в)

наночастицы Dy2TiO5 крупным планом.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

На Рис. 3 видно, что механосинтезированные Результаты измерения распределения частиц

порошки имеют иерархическую структуру: агломе- по размерам для коммерческих и механохимически

раты размером 2-5 мкм (Рис. 3, а) состоят из суб- синтезированных порошков Dy2TiO5 показаны на

агломератом размером до 0,5 мкм (Рис. 3, б), кото- Рис. 4. рые в свою очередь состоят из наночастиц Dy2TiO5 размером 20-30 нм.

х [мт] *

Рис. 4 - Распределение частиц по размерам порошка а) Ву2ТЮ5, полученного путем механохимического синтеза в течение 180 мин; Б) коммерческий порошок Ву2ТЮ5

Для сравнения на Рис. 4, б показана кривая распределения частиц по размерам для порошков тита-ната диспрозия, полученная путем обычной индукционной плавки исходных смесей оксидов и последующего измельчения синтезированного продукта. Размер большинства частиц порошка титаната промышленного диспрозия варьирует от 5 до 60 мкм. Однако в случае коммерческого порошка все изме-

ренные частицы монолиты; Тогда как в случае порошка механохимического синтеза они представляют собой агломераты наночастиц размером 20-30 нм (Рис. 3).

В таблице 1 приведены некоторые свойства коммерческих и механохимически синтезированных порошков Dy2TiO5.

Таблица 1

Свойства ^ коммерческих и механохимически синтезированных порошков Dy2TiO5

Материал Текучесть, с Насыпная плотность, г/см3 Площадь удельной поверхности, м2/г Размер частиц агломератов, мкм Размер частиц, мкм

Dy2TiO5, механо-химич Не течет 1,27 12.0-32.4 0.5 - 1.0 0.05-0.2

Dy2TiO5, коммерческий Не течет 5,3 3.7 - 5.2 20 - 30 5 - 10

Кривые прессования порошков Dy2TiO5 представлены на Рис. 5.

6.5

6

3 5.5

£ 5 н

LJ

£ 4.5

I 4 а

3,5 3

Ф _ - Л $ * •-

>....." ♦ Нанопорошок Dy2TiOS

L у" ■ Промышленный

L S Dy2Ti05

L

О

2 3 4

Давление, МПа

Рис. 5 - Кривые прессования коммерческого порошка Dy2TiO5 и механохимически синтезированного

нанопорошка Dy2TiO5.

Хотя объемная плотность нанопорошка Dy2TiO5 более чем в 4 раза ниже, чем для коммерческого порошка Dy2TiO5, прессовки, изготовленные из нанопорошка, имели более высокую плотность при давлении 800 МПа и выше (Рис. 5).

На Рис. 6 показано СЭМ-изображение микроструктуры образцов спеченного титаната диспрозия, полученного из коммерческого порошка (Рис. 6, а) и из синтезированного порошка аморфного ти-таната диспрозия (Рис. 6, б).

Рис. 6 - Микроструктура образцов титаната диспрозия, полученных из коммерческих (а) и механохимически синтезированных (б) порошков.

На Рис. 7 показаны рентгенограммы спеченных образцов промышленного и механосинтезиро-ванного титаната диспрозия.

А

Л

DyzTiOs (Fd3rn)

Б о- DyzTiOs (Fm3m) Dy2TiÖ3 (Pnma)

J lj U— --- л_J Д.—

ie ze :« io ш ьо ?» tio w lot no

Рис. 7. Рентгенограммы спеченных образцов промышленного (а) и механосинтезированного (б)

титаната диспрозия.

Как видно из Рис. 7, образцы, полученные спеканием промышленного и механосинтезирован-ного Dy2TiO5, имеют различный фазовый состав после спекания при 1200 °С. В случае спекания промышленного порошка образуется однофазная структура Dy2TiO5. (стр. Fd3m), в случае же спекания механосинтезирвованного нанопорошка -смесь кубического D2TiO5 (стр. Fm3m) и ортором-бического DyTiO3 (стр. Pnma)

Обсуждение

J.Huang с соавторами [30] получили аморфные нанопорошки Dy2TiO5 путем механохимического синтеза, используя режимы 500 и 200 оборотов в минуту (об/мин). В случае режима 200 об/мин в ходе механохимической обработки аморфизация смеси порошков не достигалась даже после 96 ч. В случае режима 500 об/мин аморфизация была достигнута только после 48 часов механохимической обработки. В [28] Garcia-Martinez с соавторами использовали режим 350 об / мин и не смогли достичь полной аморфизации смеси TiO2 + Dy2Oз после 19-часовой механохимической обработки. Используя режим 1200 об/мин, мы достигли полной аморфи-зации исходной смеси ТЮ2 + Dy2O3 за 30 минут, а после 180 минут обработки добились получения однофазного нанокристаллического титаната диспрозия (Рис. 2,3).

J.Huang с соавторами [30] исследовали кристаллизацию механосинтезированных аморфных нанопорошков посредством отжигов аморфных порошков при различных температурах с последующим РФА. Согласно их результатам, кристаллизация аморфных нанопорошков начиналась после нагрева до 800 °С с образования метастабильной кубической фазы. После отжига при 900 °С в образце присутствовали моноклинный Dy2O3 и Dy2Ti2O7 со структурой пирохлора. В случае же отжигов при 1100 °С и выше,в образцах содержалась одна фаза - орторомбический Dy2TiO5.

В данной работе спекались промышленные и механосинтезированные порошки титаната диспрозия высокотемпературной кубической модификации. При этом спекание промышленного порошка привело к образованию однофазной структуры Dy2TiO5 (стр. Fd3m), а спекание при тех же условиях механосинтезирвоанного нанопорошка тита-ната диспрозия привело к образованию двухфазной структуры: кубического D2TiO5 (стр. Fm3m) и ор-торомбического DyTiO3 (стр. Pnma). DyTiO3 - ме-тастабильная фаза, не отмеченная на фазовой диаграмме (Рис.2). Данная фаза в равновесных условиях должна разлагаться на Dy2TiO5 и монооксид титана TiO.

Интересно также, что значительно отличались не только фазовые составы спеченных образцов промышленного и механосинтезированного тита-ната диспрозия, но и их микроструктура (Рис. 6). Образец, изготовленный из коммерческого порошка Dy2TiO5, имел структуру с однородно распределенными порами со средним диаметром пор

до 10 микрон. Однако образец, полученный путем спекания нанопорошка, имел сотовую структуру: поры диаметром до 120 мкм были окружены стенками, которые, в свою очередь, содержали отдельные поры диаметром до 10 мкм.

Это различие также может быть связано с особенностями фазовых превращений в случае промышленного и механохимически синтезированного титаната диспрозия.

Для тщательного изучения механизмов фазового превращения в системе Dy2O3-TiO2, необходимо использовать дифференциальную сканирующую калоримертию и отжиг с in situ исследованиями (РФА, ПЭМ, СЭМ). Это станет следующим шагом нашей работы.

Выводы

1. Механохимический синтез в течение 180 минут позволяет получать нанопорошки кристаллического титаната диспрозия с более высокой прессуе-мостью, нежели у коммерческого порошка.

2. При спекании механосинтезирванных порошков Dy2TiO5 в составе образца присутствует ме-тастабильная фаза орторомбического DyTiO3, которой не наблюдается при спекании промышленных порошков Dy2TiO5. Литературные данные также указывают на возможность образования кубической метастабильной фазы при низкотемпературном отжиге механосинтезированных нанопо-рошков. .

3. Образцы, полученные при спекании нанопо-рошков титаната диспрозия, имели сотовую структуру с упорядоченной пористостью, тогда как образцы, полученные при спекании коммерческих порошков, имели однородную структуру.

Статья выполнена в рамках проекта РФФИ №17-08-00204

Использованные источники

1. Sickafus K.E. et al. Radiation-induced amorphization resistance and radiation tolerance in structurally related oxides // Nat. Mater. 2007. Vol. 3. P. 217-223.

2. Gosset D. 15 - Absorber materials for Generation IV reactors // Structural Materials for Generation IV Nuclear Reactors. Elsevier Ltd, 2017. 533-567 p.

3. Atomic I., Agency E. control asСЭМbly materials for water reactors. 1993. № December.

4. Risovany V.D. et al. Dysprosium hafnate as absorbing material for control rods // J. Nucl. Mater. 2006. Vol. 355. P. 163-170.

5. Risovany V.D., Varlashova E.E., Suslov D.N. Dysprosium titanate as an absorber material for control rods // J. Nucl. Mater. 2000. Vol. 281. P. 84-89.

6. Kim H.S. et al. Properties of Dysprosium Titanate as a Control Rod Material. 2007. P. 10-11.

7. Zhang J. et al. Ion-irradiation-induced structural transitions in orthorhombic Ln 2 TiO 5 // Acta Mater. Acta Materialia Inc., 2013. Vol. 61, № 11. P. 4191-4199.

8. Sinha A., Sharma B.P. Development of Dysprosium Titanate Based Ceramics // J. Am. Ceram.

Soc. 2005. Vol. 88, № 8. P. 1064-1066.

9. Krasnorutskii V.S. et al. Hot Pressing Of Dysprosium Hafnate And Titanate Pellets. 2012. Vol. 50, № 11. P. 708-713.

10. Galahom A.A. Investigation of different burnable absorbers effects on the neutronic characteristics of PWR as^Mbly // Annu. Nucl. ENERGY. Elsevier Ltd, 2016. Vol. 94. P. 22-31.

11. Su Y. et al. Large magnetocaloric properties in single-crystal dysprosium titanate // Mater. Lett. Elsevier B.V., 2012. Vol. 72. P. 15-17.

12. Sakakibara T. et al. Liquid - gas transition in the spin-ice dysprosium titanate // J. Magn. Magn. Mater. 2004. Vol. 276. P. 1312-1313.

13. Schaffe S. et al. Heat transport of the spin-ice materials Ho2Ti2O7 and Dy2Ti2O7 // J. Magn. Magn. Mater. Elsevier, 2014. P. 1-5.

14. Lau G.C.Ä. et al. Stuffed rare earth pyrochlore solid solutions. 2006. Vol. 179. P. 3126-3135.

15. Pan T., Lin C. Structural and Sensing Characteristics of Dy2O3 and Dy2TiO5 Electrolyte -Insulator - СЭMiconductor pH Sensors // J. Phys. Chem. 2010. Vol. 114. P. 17914-17919.

16. Lin Y. et al. Integrating solid-state sensor and microfluidic devices for glucose, urea and creatinine detection based on enzyme-carrying alginate microbeads // Biosens. Bioelectron. Elsevier, 2013. Vol. 43. P. 328-335.

17. Chen F., Pan T. Physical and Electrical Properties of Dy2O3 and Dy2TiO5 Metal Oxide -High- k Oxide - Silicon-Type Nonvolatile Memory Devices // J. Electron. Mater. 2012. Vol. 41, № 8. P. 2197-2203.

18. Potel M. et al. Sol-gel synthesis and crystallization kinetics of dysprosium-titanate Dy2Ti2O7 for photonic applications // Mater. Chem. Phys. 2015. Vol. 168. P. 159-167.

19. Renuka N.K., Akhila A.K. Preparation and photocatalytic activity of anatase titania modified with dysprosium oxide // J. Chem. Pharm. Sci. 2016. № 1. P. 79-84.

20. Xiao H.Y. et al. Theoretical investigation of structural, energetic and electronic properties of titanate pyrochlores // J. Phys. Condens. MATTER. 2007. Vol. 19.

21. Lang M. et al. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B Review of A2B2O7 pyrochlore response to irradiation and pressure // Nucl. Inst. Methods Phys. Res. B. Elsevier B.V., 2010. Vol. 268, № 19. P. 2951-2959.

22. Lian J. et al. Ion beam implantation and cross-sectional roM studies of lanthanide titanate pyrochlore single crystals // Nucl. Instruments Methods Phys. Res. B. 2005. Vol. 241. P. 365-371.

23. Lumpkin G.R. et al. Nature of the chemical bond and prediction of radiation tolerance in pyrochlore and defect fluorite compounds // J. Solid State Chem. 2007. Vol. 180. P. 1512-1518.

24. Guo X. et al. Neutron adsorption performance of Dy 2 TiO 5 materials obtained from powders synthesized by the molten salt method // Ceram. Int. 2016. № In Press.

25. Yu J. et al. Microwave assisted synthesis of

Dy2Ti2O7 ultrafine powders by sol-gel method // Ceram. Int. 2016. Vol. In Press.

26. Panneerselvam G. et al. Thermophysical measurements on dysprosium and gadolinium titanates // J. Nucl. Mater. 2004. Vol. 327. P. 220-225.

27. Jung C., Kim C., Lee S. Synthesis and sintering studies on Dy2TiO5 prepared by polymer carrier chemical process // J. Nucl. Mater. 2006. Vol. 354. P. 137-142.

28. Garcia-Martinez G. et al. Phase evolution induced by mechanical milling in Ln2O3 : TiO2 mixtures ( Ln = Gd and Dy ) // Powder Technol. 2005. Vol. 152. P. 72-78.

29. Fuentes A.F. et al. Synthesis of disordered pyrochlores, A2Ti2O 7 (A = Y, Gd and Dy), by mechanical milling of constituent oxides // Solid State Sci. 2005. Vol. 7, № 4. P. 343-353.

30. Huang J. et al. Microstructural Evolution of Dy2O3-TiO2 Powder Mixtures during Ball Milling and Post-Milled Annealing // Materials (Basel). 2017. Vol. 10, № 1. P. 14-19.

31. Еремеева Ж.В., Панов В.С., Мякишева Л.В., Лизунов А.В., Непапушев А.А., Сидоренко Д.А., Павлик А.В., Апостолова Е.В. СТРУКТУРА И СВОЙСТВА ПОРОШКА ТИТАНАТА ДИСПРОЗИЯ, ПОЛУЧЕННОГО МЕХАНОХИМИЧЕСКИМ СПОСОБОМ. Известия вузов. Порошковая металлургия и функциональные покрытия. 2017;(1):11-19.

References

1. Sickafus K.E. et al. Radiation-induced amorphization resistance and radiation tolerance in structurally related oxides // Nat. Mater. 2007. Vol. 3. P. 217-223.

2. Gosset D. 15 - Absorber materials for Generation IV reactors // Structural Materials for Generation IV Nuclear Reactors. Elsevier Ltd, 2017. 533-567 p.

3. Atomic I., Agency E. control asСЭМbly materials for water reactors. 1993. № December.

4. Risovany V.D. et al. Dysprosium hafnate as absorbing material for control rods // J. Nucl. Mater. 2006. Vol. 355. P. 163-170.

5. Risovany V.D., Varlashova E.E., Suslov D.N. Dysprosium titanate as an absorber material for control rods // J. Nucl. Mater. 2000. Vol. 281. P. 84-89.

6. Kim H.S. et al. Properties of Dysprosium Titanate as a Control Rod Material. 2007. P. 10-11.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

7. Zhang J. et al. Ion-irradiation-induced structural transitions in orthorhombic Ln 2 TiO 5 // Acta Mater. Acta Materialia Inc., 2013. Vol. 61, № 11. P. 4191-4199.

8. Sinha A., Sharma B.P. Development of Dysprosium Titanate Based Ceramics // J. Am. Ceram. Soc. 2005. Vol. 88, № 8. P. 1064-1066.

9. Krasnorutskii V.S. et al. Hot Pressing Of Dysprosium Hafnate And Titanate Pellets. 2012. Vol. 50, № 11. P. 708-713.

10. Galahom A.A. Investigation of different burnable absorbers effects on the neutronic characteristics of PWR asСЭМbly // Annu. Nucl. ENERGY. Elsevier Ltd, 2016. Vol. 94. P. 22-31.

11. Su Y. et al. Large magnetocaloric properties in single-crystal dysprosium titanate // Mater. Lett. Elsevier B.V., 2012. Vol. 72. P. 15-17.

12. Sakakibara T. et al. Liquid - gas transition in the spin-ice dysprosium titanate // J. Magn. Magn. Mater. 2004. Vol. 276. P. 1312-1313.

13. Scharffe S. et al. Heat transport of the spin-ice materials Ho2Ti2O7 and Dy2Ti2O7 // J. Magn. Magn. Mater. Elsevier, 2014. P. 1-5.

14. Lau G.C.Ä. et al. Stuffed rare earth pyrochlore solid solutions. 2006. Vol. 179. P. 3126-3135.

15. Pan T., Lin C. Structural and Sensing Characteristics of Dy2O3 and Dy2TiO5 Electrolyte -Insulator - СЭМiconductor pH Sensors // J. Phys. Chem. 2010. Vol. 114. P. 17914-17919.

16. Lin Y. et al. Integrating solid-state sensor and microfluidic devices for glucose, urea and creatinine detection based on enzyme-carrying alginate microbeads // Biosens. Bioelectron. Elsevier, 2013. Vol. 43. P. 328-335.

17. Chen F., Pan T. Physical and Electrical Properties of Dy2O3 and Dy2TiO5 Metal Oxide -High- k Oxide - Silicon-Type Nonvolatile Memory Devices // J. Electron. Mater. 2012. Vol. 41, № 8. P. 2197-2203.

18. Potel M. et al. Sol-gel synthesis and crystallization kinetics of dysprosium-titanate Dy2Ti2O7 for photonic applications // Mater. Chem. Phys. 2015. Vol. 168. P. 159-167.

19. Renuka N.K., Akhila A.K. Preparation and photocatalytic activity of anatase titania modified with dysprosium oxide // J. Chem. Pharm. Sci. 2016. № 1. P. 79-84.

20. Xiao H.Y. et al. Theoretical investigation of structural, energetic and electronic properties of titanate pyrochlores // J. Phys. Condens. MATTER. 2007. Vol. 19.

21. Lang M. et al. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B Review of A2B2O7 pyrochlore response to irradiation and pressure // Nucl. Inst. Methods Phys. Res. B. Elsevier B.V., 2010. Vol. 268, № 19. P. 2951-2959.

22. Lian J. et al. Ion beam implantation and cross-sectional ПЭМ studies of lanthanide titanate pyrochlore single crystals // Nucl. Instruments Methods Phys. Res. B. 2005. Vol. 241. P. 365-371.

23. Lumpkin G.R. et al. Nature of the chemical bond and prediction of radiation tolerance in pyrochlore and defect fluorite compounds // J. Solid State Chem. 2007. Vol. 180. P. 1512-1518.

24. Guo X. et al. Neutron adsorption performance of Dy 2 TiO 5 materials obtained from powders synthesized by the molten salt method // Ceram. Int. 2016. № In Press.

25. Yu J. et al. Microwave assisted synthesis of Dy2Ti2O7 ultrafine powders by sol-gel method // Ceram. Int. 2016. Vol. In Press.

26. Panneerselvam G. et al. Thermophysical measurements on dysprosium and gadolinium titanates // J. Nucl. Mater. 2004. Vol. 327. P. 220-225.

27. Jung C., Kim C., Lee S. Synthesis and sintering studies on Dy2TiO5 prepared by polymer carrier chemical process // J. Nucl. Mater. 2006. Vol. 354. P. 137-142.

28. Garcia-Martinez G. et al. Phase evolution induced by mechanical milling in Ln2O3 : TiO2 mixtures ( Ln = Gd and Dy ) // Powder Technol. 2005. Vol. 152. P. 72-78.

29. Fuentes A.F. et al. Synthesis of disordered pyrochlores, A2Ti2O 7 (A = Y, Gd and Dy), by mechanical milling of constituent oxides // Solid State Sci. 2005. Vol. 7, № 4. P. 343-353.

30. Huang J. et al. Microstructural Evolution of Dy2O3-TiO2 Powder Mixtures during Ball Milling and Post-Milled Annealing // Materials (Basel). 2017. Vol. 10, № 1. P. 14-19.

31. Yeremeyeva ZH.V., Panov V.S., Myakisheva L.V., Lizunov A.V., Nepapushev A.A., Sidorenko D.A., Pavlik A.V., Apostolova Ye.V. STRUKTURA I SVOYSTVA POROSHKA TITANATA DISPROZIYA, POLUCHENNOGO MEKHANOKHIMICHESKIM SPOSOBOM. Izvestiya vuzov. Poroshkovaya metallurgiya i funktsional'nyyepokrytiya. 2017;(1):11-19

Leonov V.Ye.

Doctor of technical sciences, professor Kherson State Maritime Academy (Ukraine)

Леонов В.Е.

Доктор технических наук, профессор Херсонская государственная морская академия (Украина)

RESEARCH AND DEVELOPMENT OF TECHNICAL SOLUTIONS FOR THE PROTECTION OF THE AIR BASIN IN THE OPERATION OF SHIPS. ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА ТЕХНИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ ПО ЗАЩИТЕ ВОЗДУШНОГО

БАССЕЙНА ПРИ ЭКСПЛУАТАЦИИ СУДОВ.

Summary: The analysis and generalization of the requirements of international regulatory and legislative acts to the permissible level of toxicity of exhaust gases of vehicle engines (EG VEN) and ship power plants (EG SPP) was conducted, as a result of which it was established that the requirements for EG VEN in to a considerable extent "tougher" in comparison with the requirements for EG SPP. Studies have been carried out to reduce the toxicity of exhaust gas from the EG SPP using the developed effective catalysts. Practical recommendations have been developed to improve economic efficiency and environmental safety, in particular, to protect the air basin, while operating marine vessels. It should be noted that in this case, one-directionality of the two vectors-economic and ecological-is realized, which in practice is extremely rare.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.