水素吸放出による水素吸蔵化合物の微粉化の限界-それ以上微粉化しない臨界サイズに達した化合物の物性と水素吸放出-

2000 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 12305046
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 山口 正治 京都大学, 工学研究科, 教授 (90029108)
• 研究分担者: 伊藤 和博 京都大学, 工学研究科, 助手 (60303856) ; 田中 克志 京都大学, 工学研究科, 助手 (30236575)
• キーワード: LaNi_5 / FeTi / 水素吸蔵合金 / 変形 / 転位 / クラック / Ti-Al-Nb合金 / 多相効果

研究概要

水素吸蔵化合物の水素吸放出特性に伴って多量の格子欠陥が導入され、また格子欠陥の存在状態、すなわち広い意味の組織が水素吸放出特性に影響する。このような水素吸放出特性に対する組織効果を、LaNi_5およびFeTiについて水素吸放出繰返し回数の関数として研究した。LaNi_5の場合、第1サイクル中に、激しく微粉化が進行し、1/3<11-20>転位が導入される。このような変化はほぼ第1サイクル後に完了し、第2サイクル以降、水素吸放出圧は一定の値に低下し、その後安定した水素吸放出挙動(P-C曲線)を示す。1/3<11-20>転位はマトリックスと水素化物の界面に生ずる界面転位で水素吸放出機構と深く結びついている。
FeTiの場合、水素吸放出に伴って<100>転位が導入される。この転位もLaNi_5中の1/3<11-20>転位と同様の働きをしていると考えられる。しかし、FeTiの場合、微粉化も転位導入も水素吸放出サイクルの増加と共に徐々に進行し、P-C曲線も変化し続ける。このようなLaNi_5とFeTiの相違は、現在のところ両者の変形能と関係があると考えているがさらなる研究が必要である。
組織変化は、格子欠陥の存在形態のみならず水素吸蔵合金を複相化することによってもたらすことも可能である。Ti-22Al-27Nb(at.%)合金は、bcc構造のβ相(あるいはその規則相であるβ_0相)単相あるいはこれらの相と斜方晶の0相の2相組織に作り込むことができる。この合金のβ-t0-γ水素化物遷移は、0相の存在によって容易になると共に、同遷移に可逆性を持たせることができる。β相と0相の整合歪がこのような効果をもたらしていると考えられる。同様の効果を、Ti-22Al-27Nb(at.%)合金を5-10%程度圧延し、<111>ラセン転位のアレイを導入することによって得ることもできる。この場合、ラセン転位の歪場がβ相と0相の整合歪と同じ役割を果すと考えられる。

研究成果

• [文献書誌] M.Yamaguchi et al.: "Hydrogen Absorption and desorption in a B2 Single-Phase Ti-22Al-26Nb Alloy Before and After Deformation"Acta Mater.. 49(5). 751-758 (2001)
• [文献書誌] M.Yamaguchi et al.: "Changes in microstructure and absorption-desorption pressures during hydrogen cycling in some intermetallic compounds"Metals and Materials. 6(6). 609-615 (2000)
• [文献書誌] M.Yamaguchi et al.: "Influence of Lattice Defects on Protium Absorption Pressures in LaNi_5"Proceedings of 1st International Symposium on Protium New Functions, edited by M.Okada, held in Ikeda on Sept.15-16, 1999. 28-35 (2000)
• [文献書誌] M.Yamaguchi et al.: "Multiphase Effects on the Hydrogen Absorption/Desorption Behavior of a Ti-22Al-27Nb Alloy"Acta Mater.. (in press).
• [文献書誌] M.Yamaguchi et al.: "Effects of Lattice Defects on Hydrogen Absorption-Desorption Pressures in LaNi_5-Based Alloys"Materials Science & Engineering. (in press).
• [文献書誌] M.Yamaguchi et al.: "Microstructure Evolution during Hydrogen Absorption-Desorption Cycles in Son* Intermetallic Compounds"Journal of Materials Processing & Technology. (in press).
• [文献書誌] M.Yamaguchi et al.: "Lattice Defects Introduced During Hydrogen Absorption-Desorption Cycles and Their Effects on PCT Characteristics in Some Intermetallic Compounds"Journal of Alloys and Compounds. (in press).
• [文献書誌] M.Yamaguchi et al.: "Deformation of LaNi_5 by Uniaxial Compression and Hydrogenation"Intermetallics. (in press).
• [文献書誌] M.Yamaguchi et al.: "Atomic Structures and Energetics LaNi_5-H Solid Solution and Hydrides"Physical Review B. (in press).