Вплив Гідроґену на процес зміни форми пластин з паладію за температури вище критичної

О. М. Любименко

Донецький національний технічний університет, пл. Шибанкова, 2, 85300 Покровськ, Україна

Отримано: 16.01.2023; остаточний варіант - 23.02.2023. Завантажити: PDF

В роботі описано та проаналізовано відеозапис експерименту по вивченню зміни форми паладієвої пластини при температурі 350°C. Експеримент виконували для пластини, яка з одного боку покрита мідною плівкою, що не пропускає водень та не впливає на величину формозмінення. Насичення та дегазацію зразка виконували в три етапи. Вже після першого етапу отримували ґрадієнтний стоп паладію з Гідроґеном $\alpha$-PdH$_{n}$, тому на наступному етапі поступово збільшували вміст Гідроґену у стопі PdH$_{n}$ на $\Delta n$ = $n$ = 0,00657 = const, від 0,00167 до 0,02068 Н/Pd. З відеозапису отримано, що вигин пластини в процесі насичення та дегазації для стопу $\alpha$-PdH$_{n}$ відбувається в два етапи: перший етап — це досягнення максимального вигину; другий етап — розпрямлення пластини та повернення до початкового стану. Вперше експериментально визначено, що при насиченні стопу $\alpha$-PdH$_{n}$, при збільшенні вмісту Гідроґену на $\Delta n$ = $n$ = 0,00657 Н/Pd в паладії величина максимального вигину пластини зменшувалася, проте вигини пластини завжди були майже повністю оборотними. При протіканні процесу дегазації при зміні вмісту Гідроґену на $\Delta n$ максимальні вигини відбувалися у протилежний бік, та мали незначне зростання і були також майже повністю оборотними. Процес формування максимального вигину пластини для ґрадієнтних стопів $\alpha$-PdH$_{0,00657}$, $\alpha$-PdH$_{0,0132}$, $\alpha$-PdH$_{0,02068}$ обумовлений дифузійним транспортом Гідроґену, перерозподілом внутрішніх напружень у пластині при її вигині (розпрямленні) та відповідною перебудовою концентраційного поля Гідроґену, що змінює внутрішні умови дифузійного транспорту Гідроґену в шари стопу $\alpha$-PdH$_{n}$, які мають інші фізичні властивості (період ґратниці, модуль Юнґа), ніж чистий паладій.

Ключові слова: водень, паладій, дифузія, ґрадієнтний стоп, насичення, дегазація, концентрація, водневі напруження.

URL: https://mfint.imp.kiev.ua/ua/abstract/v45/i02/0263.html

PACS: 62.20.-x, 66.30.jp, 81.05.Bx, 81.40.Lm


ЦИТОВАНА ЛІТЕРАТУРА
  1. Progress in Hydrogen Treatment of Materials (Eds. V. A. Goltsov), (Donetsk: Kassiopeya Ltd.: 2001).
  2. X. Du, X. Ye, C. Chen, and C. Jiang, Int. J. Hydrogen Energy, 46, Iss. 1: 1023 (2021). Crossref
  3. F. A. Lewis, The Palladium–Hydrogen System (New York: Academic Press: 1967).
  4. Z. Han, K. Xu, N. Liao, and W. Xue, Int. Journal of Hydrogen Energy, 46, Iss. 46: 23715 (2021). Crossref
  5. Z. Andreas, Mater. Today, 6, Iss. 9: 24 (2003). Crossref
  6. A. Lulianelli, K. Ghasemzadeh, M. Marelli, and C. Evangelisti, Fuel Processing Technology, 195: 10641 (2019). Crossref
  7. Э. Вике, Х. Бродовский, Водород в металлах (Ред. Г. Алефельд, И. Фёлькль) (Москва: Мир: 1981), т. 2, с. 91 (пер. з англ.).
  8. F. A. Lewis, Int. Journal of Hydrogen Energy, 20, Iss. 7: 587 (1995). Crossref
  9. G. Alefeld and J. Völkl, Hydrogen in Metals (Berlin: Springer Verlag: 1978), p. 321. Crossref
  10. В. А. Гольцов, Е. Н. Любименко, Ж. Л. Глухова, Физико-химическая ме-ханика материалов, 45: 670 (2009). Crossref
  11. E. P. Feldman, E. N. Lyubimenko, and K. V. Gumennyk, J. Appl. Phys., 127, Iss. 24: 245104 (2020). Crossref
  12. E. P. Feldman and E. N. Lyubimenko, J. Acta Mech., 234: 1619 (2023). Crossref
  13. O. M. Lyubymenko and O. A. Shtepa, Metallofiz. Noveishie Tekhnol., 43, No. 12: 1639 (2021). Crossref