中性子回折によるTi-Zr系水素吸蔵合金の水素原子位置の解明

通过中子衍射阐明 Ti-Zr 储氢合金中氢原子的位置

基本信息

批准号：
13750611
负责人：
伊藤恵司
金额：
$ 1.47万
依托单位：
Kyoto 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

项目摘要

本研究では、中性子零散乱合金であるTi_<0.6756>Zr_<0.3244>組成粉末を重水素雰囲気中でミリングすることにより、アモルファス及び結晶(Ti_<0.6756>Zr_<0.3244>)D_xを作製し、それらの原子構造ならびに水素原子の存在位置を中性子回折実験により調べた。Ti(99.99%,#100)及びZr(98%,#100)を高純度Ar(5N)で数回置換し、1.3×10^<-2>Pa以下まで真空引きした後、遊星型ボールミル(フリッチュP-5)により0.08MPa及び2MPaの重水素雰囲気中で720ksミリングし、アモルファス(Ti_<0.6756>Zr_<0.3244>)D_<0.31>及び結晶(Ti_<0.6756>Zr_<0.3244>)D_<1.54>をそれぞれ作製した。中性子回折実験は高エネルギー加速器研究機構・物質構造科学研究所に設置されているHIT-II回折装置を用いて行われた。Zr原子の中性子に対する干渉性核散乱振幅は正の値であるのに対し、Ti原子のそれは負の値であるので、中性子回折で得られたRDF(r)のTi-Zr相関は負のピークとして観測される。アモルファスTi_<0.6756>Zr_<0.3244>D_<0.31>のRDF(r)にはTi-Zr相関に相当する負のピークが観測された。これはミリングによりTiとZrが原子レベルで混合していることを示している。また、S(Q)のピーク位置から、アモルファス相ではTi-Zr系の高温相であるBCC構造が残っていることがわかった。一方、結晶Ti_<0.6756>Zr_<0.3244>D_<1.54>のRDF(r)には、Ti-Zr相関に相当する負のピークは観測されなかった。また、S(Q)のピーク位置がTi及びZrの水素化物のそれと一致することから、ミリングによりTiとZrの原子レベルの混合がおこなわれず、それぞれの水素化物が形成されたものと考えられる。更に、アモルファス(Ti_<0.6756>Zr_<0.3244>)D_<0.31>における水素原子の存在サイトに関する詳細な情報を得るため、中性子回折実験により得られたデータについてリバースモンテカルロ計算を行った。その結果、98%の水素原子が4面体サイトに存在していることが明らかになった。

在这项研究中，通过铣削中性零散射合金，Ti_ <0.6756> Zr_ <0.3244>）粉粉磨制制备无形和结晶（ti_ <0.6756> Zr_ <0.3244>）D_X D_X D_X，制备（ti_ <0.6756> zr_ <0.3244>）d_x，通过中子衍射实验检查了它们的原子结构和氢原子的位置。 ti（99.99％，＃100）和ZR（98％，＃100）被高纯度AR（5n）替换多次，真空吸尘至1.3×10^<-2> PA或更少，然后在使用0.08 MPA和2 MPA的氘氛围中使用PlaneTary BalliTary Ballir Cill Mill（Fritsch ball）（FRITSCH-P-5），然后在720 ks中铣削720 ks （ti_ <0.6756> zr_ <0.3244>）d_ <0.31>和crystal（ti_ <0.6756> zr_ <0.3244>）d_ <1.54>分别。使用在材料结构科学研究所（高能加速器研究所）安装的HIT-II衍射装置进行中子衍射实验。 ZR原子中子的干扰核散射幅度是一个正值，而Ti原子的中子是一个负值，因此通过中子衍射获得的RDF（R）的TI-ZR相关性被视为负峰。在无定形Ti_ <0.6756> Zr_ <0.3244> d_ <0.31>的RDF（R）中观察到了与Ti-ZR相关相对应的负峰。这表明Ti和Zr通过铣削在原子水平上混合。此外，从s（q）的峰位置，无定形相具有BCC结构，这是TI-ZR系统的高温相。另一方面，在晶体Ti_ <0.6756> Zr_ <0.3244> D_ <1.54>的RDF（R）中未观察到与TI-ZR相关的负峰。此外，由于S（Q）的峰位置与Ti和Zr Hydrides的峰位置相吻合，因此据信，Ti和Zr的原子水平不被铣削混合，并且形成了相应的氢化物。此外，为了获得无定形（ti_ <0.6756> ZR_ <0.3244>）D_ <0.31>中氢原子位点的详细信息，对由中子衍射实验获得的数据进行了反向蒙特卡洛计算。结果表明，在四面体部位存在98％的氢原子。