面心立方遷移金属中の軽元素不純物と水素の相互作用

面心立方过渡金属中氢与轻元素杂质的相互作用

基本信息

批准号：
05750595
负责人：
沼倉宏
金额：
$ 0.58万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
财政年份：
1993
资助国家：
日本
起止时间：
1993 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

金属中の水素の固溶度や拡散挙動は不純物原子の存在により影響を受ける。ニッケル中の金属不純物が水素をトラップすることが種々の実験により明らかになっているが、炭素も水素をトラップして複合体を形成することを示唆する実験結果が報告されている。本研究ではニッケル中における炭素と水素の相互作用を明らかにすることを目的として、内部摩擦と磁気余効の実験をおこなった。まず、Ni-C-H希薄合金について周波数約1Hzの内部摩擦を測定した。161K付近に、以前報告されている磁気余効のピークに対する緩和型の内部摩擦ピークが見出された。新たにおこなった磁気余効の測定とあわせて緩和の活性化パラメーターを解析し、活性化エネルギーは0.34±2.02eV,頻度因子は1×10^<12>s^<-2>と求められた。次に、炭素濃度0.2-1.3at.%,水素濃度0.02-0.2at.%の範囲で内部摩擦むピークの大きさの濃度依存性を調べた。その結果、炭素濃度に対しては濃度の1次ないし2次に比例し、水素濃度に対しては濃度が低い範囲では1次に比例して大きくなることがわかった。しかし、水素濃度が炭素濃度の20-25%を越えるとピークの大きさはほとんど変わらなくなる。以上の結果より、観測された緩和ピークは以前の研究で推測されていたように炭素原子と水素原子が一対一の複合体の再配向、すなわち炭素原子近傍での水素原子の短範囲拡散によるものと考えられる。しかし、活性化エネルギーが純ニッケル中の水素の拡散の活性化エネルギーとほとんど等しいこと、またピークの大きさが水素濃度が炭素濃度よりも低い値で飽和することを考えると、水素原子と炭素原子の相互作用エネルギー(複合体の結合エネルギー)はかなり小さく、おそらく0.1eV以下であると推察される。今後、これを検証する実験が必要である。

金属中氢的固体溶解度和扩散行为受杂质原子的存在影响。各种实验表明，镍陷阱氢中的金属杂质，但据报道，实验结果表明碳还捕获了氢以形成复合物。在这项研究中，我们进行了一项关于内部摩擦和磁后效应的实验，目的是阐明镍中碳与氢之间的相互作用。首先，在Ni-C-H稀合金中测量了大约1 Hz的内部摩擦。在161K附近发现了先前报道的磁后效应峰的松弛内摩擦峰。还分析了新执行的磁后效应测量值，并确定弛豫的激活参数为0.34±2.02EV，频率因子为1×10^<12> s^<-2>。接下来，研究了内部摩擦峰大小的浓度依赖性，碳浓度为0.2-1.3at。％和0.02-0.2AT。％的氢浓度范围。结果，发现浓度与浓度成正比成正比，并且浓度在浓度低于氢浓度的范围内与初级成比例增加。但是，当氢浓度超过碳浓度的20-25％时，峰值大小几乎没有变化。从以上结果来看，可以认为观察到的弛豫峰是由于碳原子和氢原子是一对一的复合物的重新定位，也就是说，如先前的研究中所述，碳原子附近的氢原子的短距离扩散。但是，考虑到活化能几乎等于纯镍中氢扩散的活化能，并且峰值大小的饱和度低于碳浓度，据估计，氢原子和碳原子的相互作用能（复合物的键合能量）很小，并且可能低于0.1EV。将来，将需要实验来验证这一点。