Кинетика абсорбции и десорбции водорода в монокристаллах фуллерита С₆₀. Низкотемпературные микромеханические и структурные характеристики твердого раствора внедрения С₆₀(Н₂)x

• Published in: Физика низких температур
• Date: 2008
• Main Authors: Фоменко, Л.С., Лубенец, С.В., Нацик, В.Д., Стеценко, Ю.Е., Яготинцев, К.А., Стржемечный, М.А., Прохватилов, А.И., Осипьян, Ю.А., Изотов, А.Н., Сидоров, Н.С.
• Format: Article
• Language: Russian
• Published: Фізико-технічний інститут низьких температур ім. Б.І. Вєркіна НАН України 2008
• Subjects: Низкотемпературная физика пластичности и прочности
• Online Access: https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/116776
• Journal Title: Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
• Cite this: Кинетика абсорбции и десорбции водорода в монокристаллах фуллерита С₆₀. Низкотемпературные микромеханические и структурные характеристики твердого раствора внедрения С₆₀(Н₂)x / Л.С. Фоменко, С.В. Лубенец, В.Д. Нацик, Ю.Е. Стеценко, К.А. Яготинцев, М.А. Стржемечный, А.И. Прохватилов, Ю.А. Осипьян, А.Н. Изотов, Н.С. Сидоров // Физика низких температур. — 2008. — Т. 34, № 1. — С. 86-94. — Бібліогр.: 19 назв. — рос.

При комнатной температуре измерены зависимости микротвердости HV и параметра решетки a
 монокристаллов C₆₀ от времени насыщения водородом t при нескольких значениях температуры
 насыщения (250, 300 и 350 °C) и фиксированном давлении водорода p = 30 атм. Кинетика абсорбции
 водорода согласно измерениям HV и a описывается простым экспоненциальным законом с одним зависящим
 от температуры характеристическим временем. В сильно насыщенных образцах микротвердость
 повышалась в 4 раза, а параметр решетки увеличивался на 0,2 % по сравнению с исходным кристаллом
 С₆₀. В интервале температур 77–300 К изучены температурные зависимости микротвердости
 HV и параметра решетки a кристаллов C₆₀(H₂)x. Внедрение водорода существенно понижает температуру
 ГЦК–ПК фазового перехода, а сам переход становится сильно растянутым по температуре. Зависимость
 микротвердости насыщенного образца от времени выдержки на воздухе при комнатной
 температуре описывается суммой двух экспонент с разными значениями характеристического времени.
 Такая кинетика предположительно обусловлена двумя процессами: десорбцией водорода из образца,
 что вызывает падение микротвердости, и одновременным вхождением в образец газовых примесей
 из окружающего воздуха, что сопровождается упрочнением. Обсуждаются влияние молекул Н₂
 на характер межмолекулярного взаимодействия в фуллерите С₆₀ и обусловленные интеркаляцией процессы
 дислокационного скольжения и микроразрушения. При кімнатній температурі виміряно залежності мікротвердості HV і параметра гратки a монокристал
 ів C₆₀ від часу насичення воднем t при декількох значеннях температури насичення (250, 300
 та 350 °C) і фіксованому тиску водню p = 30 атм. Кінетика абсорбції водню згідно з вимірюваннями
 HV та a описується простим експоненціальним законом з одним характеристичним часом, який залежить
 від температури. В сильно насичених зразках мікротвердість збільшувалась в 4 рази, а параметр
 гратки змінювався на 0,2 % у порівнянні з вихідним кристалом C₆₀. В інтервалі температур 77–300 К
 вивчено температурні залежності мікротвердості HV та параметра гратки a кристалів C₆₀(H₂)x. Проникнення
 водню суттєво знижує температуру ГЦК–ПК фазового переходу, а сам перехід стає сильно
 разтягнутим по температурі. Залежність мікротвердості насиченого зразка від часу витримки на
 повітрі при кімнатній температурі описується сумою двох експонент з різними значеннями характеристичного
 часу. Така кінетика за припущенням обумовлена двома процесами: десорбцією водню із
 зразка, що викликає зниження мікротвердості, і одночасним входженням у зразок газових домішок із
 оточуючого повітря, що супроводжується зміцненням. Обговорюється вплив молекул Н₂ на характер
 міжмолекулярної взаємодії в фулериті С₆₀ та обумовлені інтеркаляцією процеси дислокаційного ковзання
 та мікроруйнування. The room temperature values of microhardness
 HV and the lattice parameter a of C₆₀ single crystals
 have been measured as a function of the hydrogen saturation time t at several saturation temperatures
 (250, 300, and 350 °C) and a fixed hydrogen
 pressure of 30 bar. Based on the measurements of
 both HV and a the hydrogen absorption kinetics can
 be described by a simple exponential law with a
 single temperature-dependent characteristic time.
 In highly saturated samples the microhardness grew
 four-fold, while the lattice parameter increased by
 0.2 % compared to the pristine C₆₀ crystal. The
 temperature dependence of the microhardness HV
 and the lattice parameter a of the C₆₀(H₂)x crystal
 was studied within the temperature range 77–300 K.
 Penetration of hydrogen considerably lowers the
 fcc-sc phase transition point, the transition becoming
 strongly extended in temperature. The dependence
 of the microhardness on the time of exposure
 to atmospheric air can be described by a sum of two
 exponential laws with appreciably different characteristic
 times. Such a kinetics is supposedly controlled
 by two processes, namely, the hydrogen desorption
 from the sample, which entails a decrease
 in microhardness and a simultaneous penetration
 into the sample of gas impurities from the ambient
 air, which is accompanied by a hardening. The effect
 of H₂ molecules on the character of the molecular
 interaction in fullerite C₆₀ and the intercalation-
 related processes of dislocation glid and
 microfracture are discussed.