Positron lifetime study on degradation of TiCrV hydrogen storage alloy

陽電子寿命測定によるTiCrV基BCC水素吸蔵合金の劣化過程の研究

河裾 厚男; 荒島 裕信*; 前川 雅樹; 伊藤 秀明*; 兜森 俊樹*

Kawasuso, Atsuo; Arashima, Hironobu*; Maekawa, Masaki; Ito, Hideaki*; Kabutomori, Toshiki*

アーク溶解法によって作製したTiCrV水素吸蔵合金中の水素吸蔵サイクルに伴う格子欠陥の発達過程を陽電子寿命測定法を用いて研究した。一回の水素化では転位型欠陥が生成することが見いだされた。転位に付随する陽電子寿命値は、さらなる水素吸蔵サイクルではほとんど変化しないことが見いだされた。この結果は、一回の水素化で導入された転位密度が陽電子捕獲率のダイナミックレンジを越える量であることを示している。20回の水素化では、400500ピコ秒と1.92ナノ秒の長寿命成分が得られた。これらの陽電子寿命は、さらなる水素吸蔵サイクルでも変化しないが対応する強度は増加することが見いだされた。おそらく、水素吸蔵サイクルで生成した空孔型欠陥が集積してマイクロボイドに発達したものと考えられる。一方200回の水素化後、水素吸蔵量は初期値の90%まで低下することが明らかになった。転位型欠陥とマイクロボイドの生成が、水素吸蔵量の低下の一因となっていると推測される。

Using positron lifetime spectroscopy, we examined the evolution of defects in the TiCrV alloy prepared by the arc-melting method during hydriding cycles. After one hydriding cycle dislocations were responsible for positron trapping. The dislocation-related lifetime showed no significant change with increasing the hydriding cycle suggesting that the dislocation density is well above the dynamic range of positron trapping rate. After 20 hydriding cycles, prolonged lifetime components (0.4-0.5 ns and 1.9-2 ns) were obtained. These lifetimes were nearly constant during the further hydriding cycles while their intensities increased. Vacancy defects were generated and slowly developed to microvoids during the hydriding cycles. After 200 hydriding cycles the rechargeable hydrogen capacity decreased to 90% relative to the initial amount. It is thus inferred that the reduction of rechargeable hydrogen capacity is partly caused by the formation of microvoids and dislocations.