Физико-технологический анализ наводораживания титана в различных состояниях

А. А. Школа

Институт металлофизики им. Г.В. Курдюмова НАН Украины, бульв. Академика Вернадского, 36, 03680, ГСП, Киев-142, Украина

Получена: 27.07.2016. Скачать: PDF

Проведён систематический физико-технологический анализ основных этапов наводораживания металлов (Me) в газовой среде. Впервые указано на двойную роль оксидной плёнки на поверхности металла. С одной стороны, она создаёт активные комплексы типа металл—вакансия кислорода (Ti$^{+3}$—V$_{0}$), выступающие в роли центров диссоциации молекул H$_{2}$, и при толщине оксида $d \leq 0,45$ мкм позволяет проникать атомам Н в Me. С другой стороны, при толщине $d \geq 0,5—1,0$ мкм она сильно препятствует проникновению Н в объём Me. Обращено значительное внимание на время инкубационного периода $\tau_{инк}$ как результат влияния многих параметров и статистических условий опыта. Результаты проиллюстрированы на широком спектре различных исходных состояний и дисперсности титана – от компактных дисков и шайб до стружки и порошка. В стружке с механическим и тепловым контактом процесс наводораживания похож на таковой в компактных образцах, но со сниженными остаточными напряжениями (при комнатной температуре). У насыпного порошка за счёт капилляров коэффициент диффузии D$_{H}$ уменьшается в 10 раз по сравнению с $\alpha$-Ti.

Ключевые слова: активные комплексы, оксидная плёнка, время инкубации, удельная поверхность, аллотропия.

URL: http://mfint.imp.kiev.ua/ru/abstract/v38/i09/1213.html

PACS: 61.72.Cc, 61.72.J-, 61.72.Mm, 61.72.sd, 66.30.jp, 82.40.-g, 82.65.+r, 88.30.rd


ЦИТИРОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА
  1. Г. М. Панченков, В. П. Лебедев, Химическая кинетика и катализ (Москва: Химия: 1985).
  2. Я. И. Френкель, Z. Phys., 26: 117 (1924). Crossref
  3. Дж. Томас, У. Томас, Гетерогенный катализ (Москва: Мир: 1969) (пер. с англ.).
  4. А. А. Школа, Металлофиз. новейшие технол., 36, № 5: 689 (2014). Crossref
  5. Г. Ф. Кобзенко, А. А. Школа, Металлофизика, 11, № 6: 71 (1989).
  6. Г. Ф. Кобзенко, А. А. Школа, Завод. лаб., 56, № 7: 41 (1990).
  7. В. Г. Иванченко, В. А. Дехтяренко, Т. В. Прядко, Порошковая металлургия, № 5–6: 129 (2013).
  8. В. Г. Левич, Физико-химическая гидродинамика (Москва: Физ.-мат. лит.: 1959).
  9. E. A. Gulbransen and K. F. Andrew, J. Electrochem. Soc., 96, No. 6: 364 (1949). Crossref
  10. E. A. Gulbransen and K. F. Andrew, Met. Trans., 185, No. 1: 741 (1949).
  11. А. В. Ревякин, В. А. Резниченко, Титан и его сплавы. Вып. II. Металлургия титана (Москва: Изд.-во АН СССР: 1959).
  12. А. Е. Градштейн, Н. Н. Кавтарадзе, Б. В. Нафиков, ЖФХ, XLIII, № 7: 1829 (1969).
  13. Y. Hirooka, M. Miyake, and T. Sano, J. Nucl. Mater., 96, No. 3: 227 (1981). Crossref
  14. J. W. Davenport, G. J. Dienes, and R. A. Johnson, Phys. Rev. B, 25, No. 4: 2165 (1982). Crossref
  15. А. А. Школа, Особливості поглинання водню полікристалічним титаном та сплавами Ті–Al (Автореф. дис. … канд. техн. наук) (Київ: Інститут металофізики АН України: 1994).
  16. R. J. Wasilewski and G. L. Kehl, Metallurgia, 50, No. 301: 225 (1954).
  17. Г. Ф. Кобзенко, А. А. Школа, Т. В. Прядко, Металлофиз. новейшие технол., 24, № 12: 1679 (2002).
  18. R. L. Kurtz and V. E. Henrich, Phys. Rev. B, 26, No. 12: 6682 (1982). Crossref
  19. H. H. Wu and D. R. Trincle, Phys. Rev. Lett., 107, No. 4: 045504 (2011). Crossref
  20. G. J. Hill, Brit. J. Appl. Phys., Ser. 2, No. 1: 1151 (1968).
  21. Б. И. Болтакс, Диффузия и точечные дефекты в полупроводниках (Ленинград: Наука: 1972).
  22. H. H. Kristoffersen, J. O. Hansen, U. Martinez, Y. Y. Wie, J. Matthiesen, and R. Streber, Phys. Rev. Lett., 110, No. 14: 146101 (2013). Crossref
  23. N. A. Deskins and M. Dupuis, Phys. Rev. B, 75, No. 23: 195212 (2007). Crossref
  24. T. B. Flanagan, Proc. of the International Symposium (August 14–19, 1977, Geilo, Norway) (Oxford: Pergamon Press, Ltd.: 1978), p. 135.
  25. Х. Випф, Водород в металлах (Ред. Г. Алефельд, И. Фёлькль) (Москва: Мир: 1981), т. 2, с. 327 (пер. с нем.).
  26. И. И. Новиков, Теория термической обработки металлов (Москва: Металлургия: 1986).
  27. В. Ю. Новиков, Вторичная рекристаллизация (Москва: Металлургия: 1990).
  28. А. А. Школа, Металлофиз. новейшие технол., 23, № 7: 917 (2001).
  29. Н. И. Левицкий, Сборник научных трудов (Киев: ИПЛ АН УССР: 1987).