2002 Fiscal Year Annual Research Report
新しいマグネシウム基合金と金属間化合物の水素吸放出特性
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01F00056
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
山口 正治 京都大学, 工学研究科, 教授
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
ZHANG Lanting 京都大学, 工学研究科, 外国人特別研究員
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| Keywords | 水素吸蔵合金 / 水素吸放出と微細組織 / Ti_3Al / 熱電材料 / Zn_4Sb_3 / 薄膜 |
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| Research Abstract |
(1)金属間化合物の水素吸放出特性の評価および、新たに見出した(2)熱電化合物の特性評価について報告する。
(1)C15構造を有するMg-Cu-Ni系合金および、bcc構造を基礎とする構造を有するTi_3Al基合金を用いた研究過程で、水素吸放出に及ぼす微細組織の影響は、試料作製や合金溶製法の熱履歴、水素の吸蔵法に依存する微細組織の変化である。Ti_3Al合金は約3wt.%もの水素を吸蔵する水素吸蔵合金として着目されているが、これまで400℃以下では水素を放出しないと報告されていた。しかし、我々は127℃で水素を放出することを見出した。Ti_3Al合金に127℃で水素を吸蔵させると3つの水素化物を形成する。水素原子と金属原子との比をH/Mとすると、H/M〜0.5のβ水素化物(β_H)とH/M〜1.0のγ水素化物(γ_H)を形成し、γ_Hは更にH/Mの低い順にγ_<H1>とγ_<H2>に分類できる。可逆的な相変態はβ_Hとγ_<H1>との間で起こり、その相変態の可逆性により水素の吸蔵・放出も可逆的となる。一度、γ_<H2>まで水素を吸蔵するとγ_<H1>→β_H相変態は起こらず、水素放出曲線にプラトーが現れなくなる。γ_<H2>は高水素圧力下で急激に、あるいは水素吸蔵温度を室温まで下げ水素化することにより、容易に形成する。また、Ti_3Al試料を粉砕して水素化に用いても、可逆的なβ_H-γ_<H1>相変態は起こらなくなる。一方、多くの双晶がβ_Hへの水素化過程で形成され、これはβ_Hへの相変態が変位を伴う相変態であることを示唆している。β_H-γ_<H1>相変態もγ_Hの表面起伏より同様の相変態であり、それら変位の連続性が水素化物相変態、つまり水素吸蔵・放出の容易性に重要な役割を果たす。
(2)スパッタにより作製したZn_4Sb_3薄膜の熱電特性を明らかにした。主な成果は、薄膜化することにより出力因子をバルクとほぼ等しく保ったまま、熱伝導率を減少させることにより、性能指数を向上させることに成功したことである。
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[Publications] K.Ito, Y.Okabe, L.T.Zhang, M.Yamaguchi: "Reversible hydrogen absorption/desorption and related phase transformations in a Ti_3Al alloy with the stoichiometry composition"Acta Materialia. 50. 4901-4912 (2002)
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[Publications] L.T.Zhang, K.Ito, H.Inui, V.K.Vasudevan, M.Yamaguchi: "Microstructure with martensitic features induced by absorption of a large amount of hydrogen in a B2 single-phase Ti-22Al-27Nb alloy"Acta Materialia. 51. 781-788 (2003)
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[Publications] K.Ito, L.T.Zhang, Y.Okabe, V.K.Vasudevan, M.Yamaguchi: "Reversible Hydrogen Absorption/Desorption and Related Lattice Deformation of Ti_3Al Based Alloys in the Ti-Al-Nb System"Materials Research Society Symposium Proceedings. 753. BB5.55.1-BB5.55.6 (2003)
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[Publications] L.T.Zhang, K.Ito, V.K.Vasudevan, M.Yamaguchi: "Effects of cold-rolling on the hydrogen absorption/desorption behaviour of Ti-22Al-27Nb alloys"Materials Science and Engineering A. 329-331. 362 (2002)
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[Publications] K.Ito, K, L.T.Zhang, V.K.Vasudevan, M.Yamaguchi: "Hydrogen absorption/desorption behaviour of Ti-22Al-27Nb alloys with β_0 single-phase and β/O two-phase microstructures"Materials Science and Engineering A. 329-331. 356 (2002)
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[Publications] L.T.Zhang, M.Tsutsui, K.Ito, M.Yamaguchi: "Effects of ZnSb and Zn inclusions on the thermoelectric properties of β-Zn_4Sb_3"Journal of Alloys and Compounds. (in press). (2003)
