Анотація до роботи:

Глухова Ж.Л. Формозмінення паладієвої пластини під час виникнення та релаксації водневопружних напружень.-Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата фізико-математичних наук за спеціальністю 01.04.13 – Фізика металів. – Національний науковий центр “Харківський фізико-технічний інститут”. -Харків, 2003.

Дисертацію присвячено дослідженню одного із проявів водневопружності – формозмінення паладієвої пластини під дією водню. Експериментально встановлені закономірності водневопружного формозмінення пластини під час її однобічного та різкого насичення воднем і подальшої дегазації при температурах 150-100^оС при водневих тисках, що відповідають області a-твердого розчину водню в паладії.

Розроблено математичний опис явища водневопружності та водневопружного формозмінення паладієвої пластини. Показано, що однією із причин експериментально спостерігаємих залишкових формозмінень є залишкові градієнти концентрації водню, зумовлені уповільненням дифузійного процесу виникаючими водневопружними напруженнями.

Практичне значення одержаних результатів полягає в тому, що встановлені закономірності водневопружного формозмінення являють основу технологій водневої обробки металів та експлуатації виробів із паладію та його сплавів.

Встановлені закономірності реакції металу на дію водню рекомендовані для використання при проектуванні водневих датчиків, індикаторів та інших пристроїв контролю кількості водню.

У дисертаційній роботі вирішена наукова задача, що полягає у встановленні закономірностей водневопружного формозмінення паладієвої пластини під час її однобічного і різкого насичення воднем та наступної дегазації в інтервалі температур 150-100^оС і при тисках водню, що відповідають області a-твердого розчину водню в паладії, а також у розробці математичного опису явища водневопружності та математичної моделі водневопружного формозмінення палладієвої пластини. Це удосконалює систему знань про вплив водню на метали і металеві конструкції , що експлуатуються в контакті з ним.

Основні наукові і практичні результати роботи і висновки, що випливають з них, полягають у наступному:

1. Створено воднево-вакуумну установку і розроблено методику спостереження in situ поведінки паладієвих пластин під впливом водню, що у широкому інтервалі тисків і температур уперше дозволяє досліджувати зміну форми паладієвих пластин в результаті насичення воднем і при наступній дегазації.

2. Вперше експериментально встановлено, що під час однобічного і різкого насичення воднем та наступної дегазації в дослідженому інтервалі температур і тисків водню паладієві пластини в початкові моменти водневих впливів мають максимальні вигини, які згодом зменшуються і приймають стаціонарні значення. Ця особливість може бути використана при розробці приладів контролю вмісту водню.

3. Вперше експериментально встановлено, що при температурах 150-100С і тисках водню від 610³ Па і до значень, близьких до критичної точки початку гідридних перетворень, формозмінення паладієвої пластини за повний цикл насичення-дегазація є оборотним, а при насиченні можна виділити оборотну та залишкову його складові, що дозволяє уточнити фізичну основу зазначених процесів шляхом урахування водневих концентраційних напружень як значимого фактора.

4. Вперше експериментально встановлено зміну співвідношення максимального формозмінення, оборотної і залишкової складових при зміні температури водневого впливу. Для 150С при збільшенні тиску водню максимальне формозмінення й оборотна складова зростають, а залишкова практично не змінюється. Зі зниженням температури внески складових змінюються, і при 100С при збільшенні тиску водню зростає максимальне формозмінення і внесок залишкової складової. Закономірності водневопружного формозмінення паладієвої пластини, що встановлені, повинні враховуватися в технологіях водневої обробки і при експлуатації у водні виробів з паладію та його сплавів (дифузійні паладієві фільтри водню, паладієві датчики водню та ін.).

5. Розроблено систему нелінійних диференціальних рівнянь, що описують явище водневопружності, новизна якої міститься в можливості опису взаємообумовленої поведінки водневих концентраційних полів і полів водневих концентраційних напружень.

6. На основі розробленої системи рівнянь водневопружності створено математичну модель водневопружного насичення і формозмінення паладієвої пластини, що вперше дає можливість розраховувати параметри даних процесів, які на якісному рівні добре узгоджуються з результатами експериментів. Розроблений математичний апарат може бути використано для розрахунків формозмінень і водневих концентраційних напружень, що мають місце в апаратах і конструкціях, які знаходяться в контакті з воднем та середовищами, що його містять (конструкції хімічного і нафтохімічного виробництва, термоядерні реактори, апарати водневої енергетики і т.д.).

7. Встановлено, що основною причиною формозмінення паладієвої пластини при однобічному і різкому насиченні воднем і при наступній дегазації є виникнення і релаксація водневих концентраційних напружень, а основною причиною залишкових формозмінень пластини є залишкові градієнти концентрації водню, обумовлені ефектом уповільнення водневими концентраційними напруженнями дифузійного насичення пластини воднем. Це розширює розуміння ролі водневих концентраційних напружень у фізичній природі явища водневопружності.

8. Розроблено «Методику дослідження in situ формозмінення Pd – пластини під дією водню». Вона дає можливість прогнозувати для сплавів паладію, інших металів і сплавів стійкість до зміни форми під впливом водню. «Методику...» передано для використання державному підприємству «Аргентум» (м.Львів).