超高水素圧を用いた新しい拡散の制御と解析

使用超高氢气压力的新扩散控制和分析

• 批准号: 13750606
• 负责人: 山崎 仁丈
• 金额: $ 1.41万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2001
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2001 至 2002
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-13750606/
• 关键词: フィックの法則; 俣野の法則; 相互拡散; 空孔; 超高圧水素; 水素誘起空孔; 空孔流束; 拡散対; 高圧; Au; γ-Fe拡散対; 拡散; 水素; 俣野の方法

本研究の目的は数ギガパスカルという超高圧水素を用いて相互拡散の空孔流束量を制御し、従来の解析の予測からずれる条件を空孔流束量と関係づけ、空孔流束量のバランスを考慮した新しい相互拡散の解析式を確立しようとするものである。Feに富む拡散対、Auに富む拡散対およびAu/γ-Fe拡散対と3種類の拡散対を用いて超高圧水素雰囲気下で拡散実験を行った。超高圧水素によってγ鉄中のAuの拡散は2〜5倍に促進され活性化エネルギーも11kJ/mol減少したが、Au中のFeの拡散は1桁程度抑制されその活性化エネルギーは逆に11kJ/mol増加した。この結果は、超高圧水素によってγ鉄中に空孔が選択的に導入され、その結果空孔流束量が制御されたことを示している。一方、1気圧下ではAu/γ-Fe拡散対から得られた相互拡散係数は同一組成においてAuに富む拡散対から得られたものよりも小さくフィックの法則が破綻することを示していたが、高圧水素下ではその差がなくなった。高圧水素によってγ鉄側に空孔が導入されたことから、空孔流束量の不足がフィックの法則の破綻の原因であることが実験的に明らかにされた。

这项研究的目的是使用称为多个Gigapascal的超高压力氢来控制相互扩散的空置通量量，并将与常规分析预测的条件与空置通量的量不同，并建立一个新的分析方程，以考虑到空置通量的平衡。扩散实验是在超高压力氢气大气下使用三种类型的扩散对进行的：富含Fe的扩散对，富含AU的扩散对和AU/γ-FE扩散对。超高的压力氢促进了AU在γ铁中的扩散2-5次，并且激活能量减少了11 kJ/mol，但是Fe在AU中的扩散降低了大约数量级，并且激活能量增加了11 kJ/mol。该结果表明，空位是通过超高压力氢选择性地引入γ铁的，因此，控制了空位通量的量。另一方面，在一个ATM下，从AU/γ-FE扩散对获得的相互扩散系数小于从同一组成的富含AU的扩散对获得的相互扩散对，但是在高压氢下消除了这种差异。由于高压氢在γ铁侧引入了孔，因此经过实验表明，缺乏空位通量量是给给给足球定律的崩溃的原因。

项目成果

Y.Yamazaki: "Effect of High Hydrogen Pressure on Interdiffusion in Au/Fe Couple"Proceedings of Fourth Pacific Rim International Conference on Advanced Materials and Processing. 2563-2566 (2001)

Y.Yamazaki：“高氢压力对金/铁对相互扩散的影响”第四届环太平洋先进材料与加工国际会议论文集。

Y.Yamazaki: "Interdiffusion in Au/Fe Couples under Elevated Hydrogen Pressures"Defect and Diffusion Forum. 194-199. 1069-1074 (2001)

Y.Yamazaki：“高氢压力下金/铁对的相互扩散”缺陷与扩散论坛。

Y.Yamazaki: "Effect of High Hydrogen Pressure on Interdiffusion in Au/Fe Couple"Proceedings of Fourth Pacific Rim International Conference on Advanced Materials and Processing(PRICM4). 433-436 (2001)

Y.Yamazaki：“高氢压力对金/铁对相互扩散的影响”第四届环太平洋先进材料与加工国际会议（PRICM4）论文集。