Комплексный подход к защите титановых конструкций от водородного охрупчивания

Т. В. Прядко$^{1}$, В. А. Дехтяренко$^{1}$, В. И. Бондарчук$^{1}$, М. А. Васильев$^{1}$, С. М. Волошко$^{2}$

$^{1}$Институт металлофизики им. Г. В. Курдюмова НАН Украины, бульв. Академика Вернадского, 36, 03142 Киев, Украина
$^{2}$Национальный технический университет Украины «Киевский политехнический институт имени Игоря Сикорского», просп. Победы, 37, 03056 Киев, Украина

Получена: 09.06.2020. Скачать: PDF

Исследования направлены на изучение комплексного влияния легирования и защитного покрытия на стойкость титана к охрупчиванию в водородной среде. При определении легирующего комплекса выбраны элементы, уменьшающие скорость взаимодействия титана с водородсодержащей средой и повышающие максимально допустимые концентрации водорода. В качестве барьерного слоя выбрано покрытие АlN, нанесённое методом геликон-дугового ионно-плазменного напыления. Динамику насыщения водородом изучали методом Сивертса в режиме нагрева и изотермической выдержки при давлении водорода 0,6 МПа и температуре (700 $\pm$ 10)°C. Доказано, что предложенное защитное покрытие обладает высокой стойкостью в агрессивной водородной среде при температурах до 700°C, в значительной степени снижает каталитическую способность поверхности и имеет на порядок ниже проницаемость для водорода. Дополнительное легирование алюминием и молибденом снижает количество поглощённого водорода ещё на 30%.

Ключевые слова: титан, водородное охрупчивание, легирование, защитное покрытие, каталитическая способность, проницаемость поверхностного слоя.

URL: http://mfint.imp.kiev.ua/ru/abstract/v42/i10/1419.html

PACS: 61.72.S-, 68.37.Hk, 68.43.Mn, 68.49.Sf, 81.15.Cd, 81.65.Rv


ЦИТИРОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА
  1. V. Madina and I. Azkarate, Int. J. Hydrogen Energy, 34: 5976 (2009). Crossref
  2. L. Yan, S. Ramamurthy, J. J. Noel, and D. W. Shoesmith, Electrochimica Acta, 52: 1169 (2006). Crossref
  3. I. P. Chernov, A. M. Lider, and Yu. P. Cherdantsev, Physical Mesomechanics, 3, No. 6: 97 (2000).
  4. B. A. Livanov, A. A. Buhanova, and B. A. Kolachev, Vodorod v Titane [Hydrogen in Titanium] (Moscow: Metalurgizdat: 1962).
  5. S. Bana, Y. Iwayab, H. Konoa, and H. Sato, Dental materials, 22: 1115 (2006). Crossref
  6. B. A. Kolachev, Vodorodnaya Khrupkost’ Metallov [Hydrogen Brittleness of Metals] (Moscow: Metalurgizdat: 1985).
  7. Y. Su, L. Wang, L. Luo, X. Jiang, and H. Fu, Int. J. Hydrogen Energy, 34: 8958 (2009). Crossref
  8. A. N. Morozov and A. I. Mikhaylichenko, Uspekhi v Khimii i Khimicheskoy Tekhnologii, 26, No. 11: 30 (2012).
  9. D. Oryshych, V. Dekhtyarenko, T. Pryadko, V. Bondarchuk, and D. Polotskiy, Machines. Technologies. Materials, 13, No. 12: 561 (2019).
  10. A. N. Polyakov, G. G. Imanbekov, and T. D. Manbekova, Nauka i Tekhnika bez Granits, 1: 503 (2009).
  11. M. Tamura and T. Eguchi, J. Vacuum Science Technology A, 33: 0415031 (2015). Crossref
  12. Materials for the Hydrogen Economy (Eds. R. H. Jones and G. J. Thomas) (Boca Raton: Taylor and Francis Group: 2007), p. 181. Crossref
  13. I. P. Chernov, P. A. Beloglazova, E. V. Btrezneva, I. V. Kireeva, N. S. Pushilina, G. E. Remnev, and E. N. Stepanova, Zhurnal Tekhnicheskoy Fiziki, Iss. 7: 95 (2015).
  14. T. V. Pryadko, V. A. Dekhtyarenko, and A. A. Shkola, Physicochemical Mechanics of Materials, 56, No. 1: 76 (2020).
  15. G. A. Merkulova, Metallovedenie i Termicheskaya Obrabotka Tsvetnykh Splavov [Metallurgy and Heat Treatment of Non-Ferrous Alloys] (Krasnoyarsk: 2008).
  16. Ts. Din, Issledovanie Svoystv Splava VT6 s Pokrytiem AlN, Nanesennym Vakuumno-Dugovym Metodom [Investigation of Properties of Alloys VT6, AlN Coated with a Vacuum-Arc Method] (Bachelor’s Work) (Tomsk: Tomsk Polytechnic Universuty: 2018).
  17. V. T. Cherepin and M. A. Vasiliev, Vtorichnaya Ionnaya Emissiya Metallov i Splavov [Secondary Ion Emission of Metals and Alloys] (Kyiv: Naukova Dumka: 1975).
  18. G. F. Kobzenko and A. A. Shkola, Zavod. Lab., 56, No. 7: 41 (1990).