精密に格子欠陥制御した金属材料中の水素挙動

具有精确控制晶格缺陷的金属材料中的氢行为

基本信息

批准号：
13J04489
负责人：
岩岡秀明
金额：
$ 1.15万
依托单位：
Kyushu University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2013
资助国家：
日本
起止时间：
2013-04-01 至 2015-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-13J04489/
关键词：
水素結晶粒界拡散 HPT加工パラジウム水素透過粒界拡散

项目摘要

本研究ではHPT(High-Pressure Torsion)加工によって結晶粒を微細化した金属材料に対して水素透過実験を行い、結晶粒界中の水素挙動について調査した。前年度はパラジウムに対してHPT加工を行い、結晶粒を微細にした試料に対して、電気化学的に水素透過試験を行い、パラジウム中の結晶粒界が水素の高速拡散経路として働くことを明らかにした。本年度はパラジウムとは異なる結晶構造を持つ鉄においても結晶粒界の働きは同じとなるのかを調査した。パラジウムの結晶構造は面心立方（FCC）構造であるのに対し、鉄は体心立方（BCC）構造である。BCC構造はFCC構造よりも隙間の多い構造となっており、水素原子の拡散も格段に速くなる。結晶粒界も隙間の多い構造であることを考慮すると、FCC金属とBCC金属で結晶粒界の働きが異なることは十分考えられる。パラジウムと同様に鉄も電気化学的に水素透過試験を行い、水素の拡散係数について評価していったが、鉄の場合、パラジウムに比べると水素透過時の表面律速が大きい上、水溶液中で腐食が起こりやすいため、表面をRFスパッタリング装置によってパラジウムコーティングした。この処理によりHPT加工を行っていない焼鈍材における水素の拡散係数は文献値とほぼ同程度の値を得ることができるようになった。さらにHPT加工を行った鉄に対して水素透過試験を行ったところ、焼鈍材よりも明らかに透過にかかる時間が増加しており、高速拡散が起こったパラジウム中の結晶粒界とは全く異なる挙動を示すことが分かった。現在、水素透過試験の条件を変えて、さらに詳細な調査を行っており、近いうちに学会や学術誌等で発表を行う予定である。

本研究对经过HPT（高压扭转）加工晶粒细化的金属材料进行了氢渗透实验，研究了晶界中的氢行为。去年，我们对经过 HPT 处理使晶粒变得更细的钯样品进行了电化学氢渗透测试，结果发现钯中的晶界充当了我制作的氢的高速扩散路径。它。今年，我们研究了铁的晶界是否以相同的方式发挥作用，铁的晶体结构与钯不同。钯具有面心立方（FCC）晶体结构，而铁具有体心立方（BCC）结构。 BCC结构比FCC结构有更多的间隙，氢原子的扩散速度更快。考虑到晶界也具有具有许多间隙的结构，可以想象晶界在FCC金属和BCC金属中的作用不同。与钯类似，铁也进行了电化学氢渗透测试，以评估其氢扩散系数，但铁的氢渗透过程中的表面限速速率比钯大，并且在水溶液中也会腐蚀由于这种情况很可能发生，因此使用射频溅射装置在表面涂上钯。通过该处理，可以获得未进行HPT处理的退火材料中的氢扩散系数，该系数与文献值几乎相同。此外，当我们对 HPT 处理的铁进行氢渗透测试时，我们发现渗透所需的时间明显长于退火材料，并且其行为与钯的晶界完全不同，其中高速发现发生了扩散。我们目前正在通过改变氢渗透测试的条件进行更详细的研究，并计划在不久的将来在学术会议或学术期刊上进行演示。