Alpha Ti-Al 합금에서의 수소확산

Abstract

Ti-Al 합금과 수소의 반응에서 aluminum이 반응속도에 미치는 영향을 알기 위해 온도 범위 $670 \sim 800\,^\circ\!C$와 3Torr의 수소 압력에서 thermogravimetric 방법으로 Ti-Al 합금과 수소의 반응 속도를 측정했다. 순수한 titanium과 수소의 반응 속도를 지배하는 단계는 titanium내에서의 수소 확산이었으며 aluminum이 $0 \sim 7.5at. \%$ 첨가된 합금에서도 수소와의 반응속도는 합금에서의 수소 확산에 의해 지배됨을 알았다. Fick의 확산 방정식을 풀어 순수한 titanium $\alpha$상에서의 수소 확산 계수를 구하였다. 수소확산 계수는 온도 함수로 다음과 같이 표시된다. $$D (Cm^2/\sec) = 3.70 \times 10^{-2} \exp(-\frac{14,400 \pm 450}{RT})$$ 또 aluminum이 6at .\% 첨가된 Ti-Al $\alpha$합금에서의 수소 확산 계수는 다음과 같다. $$D (Cm^2/\sec) = 2.79 \times 10^{-2} \exp(-\frac{17,400 \pm 410}{RT})$$ titanium에 aluminum이 첨가되면 aluminum의 양이 증가함에 따라 합금내에서의 수소 확산 계수는 작아짐을 관찰했다. 이는 aluminum이 첨가되어 titanium 격자내의 interstitial site의 크기를 감소시키기 때문이라고 생각된다.