| 研究分担者 |
村橋 紀昭 三菱マテリアル, 中央研究所, 研究員
河野 通 三菱マテリアル, 中央研究所, 副所長
吉見 享祐 東北大学, 金属材料研究所, 助手 (80230803)
村山 洋之介 東北大学, 金属材料研究所, 助手 (60111308)
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| 研究概要 |
水素処理による粉末作製技術開発および水素吸蔵合金の繰り返しサイクル寿命の改善を目指して,Nb基金属間化合物Nb_3AlおよびNbCr_2を用いて,金属間化合物の水素処理による微粉化機構を研究した.水素吸収特性は材料の表面状態に敏感であるため,本研究を進めるにあたり,水素吸収-放出特性を測定するまでの処理をすべて不活性雰囲気のクローズドシステム中で行うプロセスを開発した.本システムは,真空または水素雰囲気で使用可能な熱処理炉をグローブボックスと一体化させてある.このシステムを使用して水素吸収-放出特性を測定するとともに,測定後の試料の格子定数を精密に測定し,粉末の形状およびサイズ分布を観察した.
Nb-Al2元系においては,Nb_3AlとNb固溶体との2相合金およびNb_3AlとNb_2Alとの2相合金で水素処理により微粉化するが,単相Nb固溶体,単相Nb_3Alまたは単相Nb_2Alでは水素を吸収するにもかかわらず,微粉化しない.一方,Nb-Cr2元合金においては,構成相であるNb固溶体,Cr固溶体,NbCr_2のなかで水素を吸収できるのはNb固溶体だけである.微粉化はNb固溶体とNbCr_2との2相合金でのみ生じる.NbCr_2にTiを添加すると水素を吸収するようになり,単相でも微粉化する.以上の実験結果から,水素処理により表面から水素が吸収されて体積膨張し,2相合金では両相間の体積膨張差により,単相金属間化合物では表面から内部に向かって発生する水素濃度勾配による膨張差により,脆性的な金属間化合物にクラックが発生し,これを起源としてクラックが進展することにより微粉化すると結論した.
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