Як

показано в роботах [1, 2], в яких була поставлена проблема підборуматеріалів для роботи в складі конструкційних матеріалів ядерних реакторів, якіпрацюють в умовах радіаційного опромінювання, показано, що такі матеріалиповинні відповідати певним спеціальним вимогам. До них, перш за все, відно-ситься мінімальне нейтронне поглинання, високі температура плавлення та стій-кість проти термічного удару, стабільність властивостей під впливом радіації.Одним із основних показників є «Макроскопічний переріз поглинання».Цим вимогам багато у чому відповідають тверді тугоплавкі сполукиТТС) перехідних металів [3, 4]. Вони мають високі твердість, температуруплавлення, досить високі теплопровідність та електропровідність. Якщо роз-глядати їх щодо величини поперечного перетину нейтронного поглинання, тонайбільш перспективними серед них є карбіди цирконію та ніобію (табл. 1).Окрім цього ці карбіди мають широкі області гомогенності у межах яких змі-нюються їх всі властивості. Останнє дає можливість регулювати властивостіматеріалів за їх участю залежно від потреб.Виходячи з викладеного, актуальним становиться вивчення властивос-тей цих карбідів. Аналіз літературних даних показує, що цьому питаннюбуло приділено багато уваги.Таблиця 1. Площа поперечного перерізу нейтронного поглинання мате-ріалів [2]Матеріал ZrB2 HfB2 ZrC HfC NbC WC TiC UCМакроско-пічнийперерізЗахват, Σа 49,3 54,3 0,0072 4,08 0,052 1,85 0,303 0,216Поглинання,Σs0,52 0,537 0,307 0,51 0,44 0,32 0,502 0,65Отримані результати найбільш повно узагальнені в роботі [3]. З них ви-дно, що дані різних авторів у багатьох випадках значно відрізняються. Останнєможе бути зумовлене тим, що для вимірювання цих властивостей використову-вались зразки виготовлені за різними технологіями та різних умов. Як правило,такі зразки вміщували домішки кисню, азоту, вільного вуглецю та інших, впливяких на кінцеві властивості ТТС не враховувався або враховувався не завждикоректно. У цьому відношенні для вимірювання властивостей матеріалів най-більш доцільно використовувати монокристальні зразки. У першому набли-женні до таких зразків можуть бути використані зразки плавлених ТТС. Як по-казано в роботах [5, 6], якщо застосовувати оптимальні умови їх отримання, вини мають практично стовідсоткову щільність іі не вміщують домішок. Уцьому відношенні найбільш оптимальним методом отримання плавлених ТТСє плавлення виготовлених з вихідних порошків витратних електродів з наступ-ним їх плавленням в низькотемпературній плазмі за допомогою витратних еле-ктродів згідно методик викладених в роботах [5], [6].Дані про електрофізичні властивості деяких плавлених ТТС наведені в ро-боті [7]. Дані ж про механічні властивості плавлених ТТС в літературі практичновідсутні. Тому в роботі передбачалось вивчення механічних властивостей плав-лених карбідних фаз цирконію та ніобію з метою отримання фундаментальнихданих необхідних для конструювання матеріалів за їх участю з наперед заданимивластивостями для роботи у пристроях ядерної енергетики.В роботі зразки плавлених карбідів для вимірювання властивостей отри-мували за методиками, наведеними в роботах [5], [6].Проведені металографічні, рентгенофазові та рентгеноструктурні дослі-дження, дослідження хімічного складу показали, що зразки однофазні, маютьпрактично стовідсоткову щільність і не вміщують домішок кисню та азоту.Проведено вивчення мікротвердості (HV0,2) та тріщиностійкості (К1с), на мі-кротвердомірі ПМТ-3 згідно стандартних методик. Результати наведені в табл. 2.Таблиця 2. Характеристики карбідних фаз карбідів цирконію та ніобіюФаза ZrC1,0 ZrC0,96 ZrC0,83 ZrC0,73 ZrC0,61Мікротвердість, ГПа 28,30 27,20 26,40 24,50 18,20Тріщиностійкість, МПа·м1/2 2,35 3,32 3,43 3,61 4,27Фаза NbC 1,0 NbC 0,90 NbC 0,83 NbC 0,80 NbC 0,76Мікротвердість, ГПа 22,83 23,28 23,75 22,17 21,03Тріщиностійкість, МПа·м1/2 2,67 2,64 2,63 3,19 3,24В роботі вперше проводилось вивчення механічних властивостей (мо-дуль Юнга (E), модуль зсуву (G), модуль всебічного стиску (B), коефіцієнт Пу-ассона (η)) на плавлених зразках карбідних фаз цирконію. Визначення власти-востей проводили згідно методик, викладених в роботах [8], [9] ультразвуко-вим методом. Отримані результати наведені в табл. 3.Вивчені мікротвердість, тріщиностійкість та механічні властивості кар-бідних фаз карбідів. Встановлено, що вони залежать від вмісту вуглецю в них.Отримані результати пояснені з точки зору електронної будови речовин. Вониузгоджуються з сучасними уявленнями про природу властивостей карбідів зточки зору конфігураційної моделі будови речовин. Вперше виміряні власти-вості на плавлених зразках мають більш високі значення у порівнянні із зна-ченнями властивостей, виміряних на зразках, отриманих методами порошко-вої металургії. Останнє зумовлено стовідсотковою щільністю зразків, відсут-ністю домішок в них та більш високою удосконаленістю ґратки.