新合金理論に基づく遷移金属材料の耐熱・耐食機能評価

基于新合金理论的过渡金属材料耐热耐蚀性能评价

基本信息

批准号：
02205058
负责人：
湯川夏夫
金额：
$ 1.41万
依托单位：
Toyohashi University of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
财政年份：
1990
资助国家：
日本
起止时间：
1990 至无数据
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-02205058/
关键词：
水素過電圧遷移金属合金耐食機能 DVーXαクラスタ-法電子構造

项目摘要

金属および合金の耐食機能を理解する上で重要となる因子のひとつに、表面での水素発生反応の起こり易さを表す水素過電圧がある。これまでに、遷移金属合金の水素過電圧は、ある一定の規則に従って変化することが明らかになっている。すなわち、母金属の周期表の位置より左側の元素を添加しても、合金の水素過電圧はほとんど変化しない。これに対して、右側の元素を添加した場合には大きく変化し、そのときの変化には合金元素が純金属の場合に示す水素過電圧の特徴が強く現れてくる。この理由について、合金の電子構造から検討を行った。合金としては代表的な遷移金属であるチタン、鉄およびニッケルを母金属とし、3d遷移金属を合金化した場合の電子構造をDVーXαクラスタ-法で計算した。その結果、上記のような特性は合金中で起こる電荷移行を考えることにより理解できることがわかった。すなわち、周期表で左側に位置するチタンの合金では、母金属チタンから合金元素側に電子の移行が起こり、合金元素はすべて負のイオン性をもつ。水素発生反応は、金属表面から水素イオンに電子を与える反応であることから、過剰に電子をもった合金元素の周辺で起こり易くなる。その結果、合金の水素過電圧には合金元素自身の特徴が現れる。一方、鉄およびニッケル合金では、母金属より左側の元素を添加した場合、合金元素から母相へ電荷移行が起こる。このため、母相自身が水素発生サイトとなり、合金添加による水素過電圧の変化はない。これに対して、右側の元素はすべて負のイオン性をもち、合金元素自身が水素発生サイトとなるため、水素過電圧に変化が現れる。この他、計算で得られたフェルミ準位も、遷移金属合金の水素過電圧と相関のあることが明らかとなった。

在理解金属和合金的腐蚀功能方面重要的重要因素之一是氢，这表明表面上的氢反应的易于性。迄今为止，已经揭示了过渡金属合金的氢压根据某些规则变化。也就是说，即使从母金属的相位表中添加左元，合金的氢压也几乎不会变化。另一方面，当添加右侧的元件时，它会发生明显变化，并且当合金元件为纯属金属时指示的氢专用电压的特性出现在当时的变化中。从合金的电子结构中检查了这个原因。作为典型的过渡金属的合金，钛，铁和镍，是母质的基础，当3D过渡金属合金时，通过DV-Xα簇计算了电子结构。结果，发现可以通过考虑合金中的电荷转移来理解上述特征。也就是说，在位于元素周期表左侧的钛合金中，电子从母金属钛转变为合金元素侧，所有合金元件都具有负离子特性。由于氢发生反应是一种从金属表面向氢离子提供电子的反应，因此更有可能在具有过多电子的合金元素周围发生。结果，合金的电压上的氢具有合金元件本身的特性。另一方面，在铁和镍合金中，当从母金属中添加左元时，从合金元件到母相发生了电荷转移。因此，母阶段本身成为氢发生的位点，由于添加合金，氢与电压相比没有变化。另一方面，右侧的所有元素都具有负离子特性，并且合金元素本身成为产生氢的位点，因此氢过多地变化。此外，很明显，通过计算获得的费米水平与过渡金属合金的氢压相关。