Пошук академічних текстів

Реєстраційний номер

0523U100002, Докторська дисертація

Назва роботи

Концепція застосування водневої обробки для удосконалення структурно-фазового стану та властивостей функціональних матеріалів на основі сплавів рідкісноземельних та перехідних металів

Здобувач

Тростянчин Андрій Миколайович, Кандидат технічних наук

На здобуття

Доктор технічних наук, 05.02.01, Матеріалознавство

Дата захисту

22-12-2022

Опис

Дисертація присвячена комплексному дослідженню ініційованих воднем фазових перетворень у сплавах на основі рідкісноземельних (РЗМ) і перехідних металів систем La-Ni-Co, La-Nd-Ni-Al, Sm-Co та Nd-Fe-B, які використовуються в високотехнологічних галузях для виготовлення негативних електродів нікель-металогідридних акумуляторів та високоенергетичних постійних магнітів. Встановлені спільні закономірності перебігу фазових перетворень у гідридних матеріалах на основі сполуки LaNi5 та у феромагнітних матеріалах на основі сполук SmCo5, Sm2Co17 та Nd2Fe14B дозволили запропонувати концепцію обробки в середовищі водню функціональних матеріалів на основі сплавів РЗМ, що полягає у встановленні регулятивного механізму цілеспрямованої зміни мікроструктури, фазового складу і технологічних параметрів для забезпечення необхідних експлуатаційних властивостей. Отримано експериментальне підтвердження висунутого припущення стосовно механізму формування кристалографічної текстури у результаті водневої обробки методом гідрування, диспропорціонування, десорбування, рекомбінування (ГДДР). Необхідною умовою цього є присутність залишків вихідної фази серед продуктів її диспропорціонування. Встановлено закономірності зміни фазового складу, мікроструктури, кристалографічних характеристик та властивостей досліджуваних матеріалів залежно від режимів (звичайний чи солід ГДДР, помел у водні, термічна обробка у водні чи вакуумі, а також їх різноманітне поєднання) та параметрів (тиск водню, частота обертання камери планетарного млина, максимальна температура нагріву, тривалість витримки) водневої обробки. Комбінована воднева обробка, що поєднує помел у планетарному млині з частотою 100 об./хв упродовж 40 хв з подальшим застосуванням солід ГДДР за тиску водню 0,4 МПа, дозволяє отримати найвищі значення магнітних властивостей у промисловому феромагнітному сплаві на КС37 на основі сполуки SmCo5. Зокрема, за температури рекомбінування під час солід ГДДР 950 °С отримано найвище значення коерцитивної сили ~ 41 кЕ. Встановлено особливості реалізації комбінованого способу водневої обробки у сплавах системи Nd-Fe-B. Показано необхідність використання під час помелу олеїнової кислоти, як захисного середовища, для запобігання агломерації високодисперсних частинок порошків. Висока реакційна здатність отримуваних порошків вимагає застосування модифікованої схеми водневої обробки для запобігання їх окисненню: нагрів до температури 600 °С за тиску водню 0,25 МПа з подальшим його зниженням до 0,05…0,07 МПа та продовженням нагріву до 760 °С. Експериментальні результати досліджень дозволили розвинути уявлення стосовно впливу комплексного легування Zr і Fe на зміну фазового складу та мікроструктуру феромагнітних сплавів на основі сполуки Nd2Fe14B у результаті водневої обробки. Створено експериментальну базу даних для розроблення алгоритму комп’ютерного прогнозування магнітних властивостей феромагнітних сплавів системи Sm-Co з використанням методів машинного навчання. Встановлено, що прості методи машинного навчання не забезпечили достатньої точності прогнозу. Проте це вдалося реалізувати з використанням ансамблевих методів обчислювального інтелекту, що забезпечило підвищення точності прогнозу магнітних властивостей на 12-15 %. Розроблені алгоритми машинного навчання дозволяють обирати оптимальні режими водневої обробки для отримання заданих експлуатаційних властивостей.