イオン注入による水素吸蔵合金の表層ナノ構造の改質

离子注入改性储氢合金表面纳米结构

• 批准号: 10148201
• 负责人: 大貫 惣明
• 金额: $ 1.34万
• 依托单位: Hokkaido University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas (A)
• 财政年份: 1998
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1998 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-10148201/
• 关键词: 水素吸蔵合金; イオン注入; 初期活性化; 表面ナノ構造; 表層改質

水素吸蔵合金の水素化特性を改善する新しい試みとして,イオン注入による表層改質を実施した。吸蔵合金にイオン注入を適用した場合,(1)スパッタリングによる表層清浄化,(2)任意元素の非平衡濃度注入,(3)多量の格子欠陥による拡散促進などの効果が期待できる。本研究の目的は,水素化特性に及ぼすイオン注入の影響を調査し,表層ナノ構造との関係を明確にすることである。今年度は,ZrNiの初期活性化について検討した。試料にイオン注入領域と未注入領域を形成し,試料表面の水素化による変化を観察した。また,表層ナノ構造はTEMにより観察した。イオン注入は,水素,ヘリウム,アルゴンイオンを100keV,室温にて行い,注入量を5X10^<15>〜1X10^<17>ions/cm^2とした。1.水素イオン注入の影響:注入領域において多数のクラックの発生が見られ,クラックは未注入領域との境界付近で進行が止まった。すなわち,水素イオン注入は合金の初期活性化を明確に促進することが判明した。その原因は,表面近傍において非平衡に濃化した水素が水素化物を形成したため,水素の拡散が促進したものと考えている。2.アルゴンイオン注入の影響二水素イオン注入とは逆に,初期活性を明確に抑制することが判明した。TEM観察から,注入したアルゴンはバブルを形成していない。そのため,表面近傍で高濃度に分散された状態であることが推察される。すなわち,分散したアルゴンが水素の拡散パスを塞いだことが原因であると考えている。3.ヘリウムイオン注入の影響:水素及びアルゴンイオン注入のような明確な影響が現れなかった。しかし,現在の条件より注入量を増加させると,アルゴンと同様な現象が起こると推定できる。今後は,イオンミキシングを使った合金改質に進展する予定である。

The improvement of hydration characteristics of water-absorbing alloys is carried out by means of new experiments and surface modification. When the absorption alloy is injected,(1) the surface layer is cleaned,(2) the non-equilibrium concentration of any element is injected, and (3) the dispersion is promoted by a large amount of lattice defect. The purpose of this study is to investigate the influence of hydration characteristics and surface injection, and to clarify the relationship between surface structure and surface injection. This year,ZrNi is activated at the initial stage. The sample is injected into the region and the uninjected region is formed, and the hydration of the sample surface is observed. The structure of the surface layer is TEM. The injection volume is 5X10^<15>~ 1X10^<17>ions/cm^2 at room temperature. 1. The effect of water injection: most of the injected area is generated, and the uninjected area is close to the generated area. It is clear that the injection of hydrogen into the alloy clearly promotes the initial activation of the alloy. The reason for this is that the concentration of water in the surface is not balanced, and the formation of water in the surface is promoted. 2. The effect of the injection on the initial activity of dihydrate was clearly identified. TEM observation, injection, and injection into the formation of a complex. High concentration dispersion near the surface. The reason for this is that the water element is scattered and dispersed. 3. The influence of injection: water element and too much water injection. If the injection quantity increases, the same phenomenon will occur. In the future, the alloy will be modified.

项目成果

須田孝徳、小林良一、渡辺精一、大貫惣明、高橋平七郎、荒島裕信、兜森俊樹: "水素吸蔵合金の微粉化に及ぼす材料因子の検討" 日本金属学会誌. (印刷中). (1999)

Takanori Suda、Ryoichi Kobayashi、Seiichi Watanabe、Somei Onuki、Heishichiro Takahashi、Hironobu Arashima、Toshiki Kabutomori：“影响吸氢合金粉化的材料因素的研究”（出版中）。 ）

T.Suda,T.Yonezawa,H.Arashima S.Ohnuki and T.Kabutomori: "Improvement of Hyolriding Property in ZrN:Alloy by Means of Inplatation" Materials Research Society Symposium Proceedings. 504. 227-230 (1999)

T.Suda、T.Yonezawa、H.Arashima S.Ohnuki 和 T.Kabutomori：“通过镀层提高 ZrN：合金中的 Hyolriding 性能”材料研究学会研讨会论文集。