Study of Hydrogen Migration in Titanium Using a Vortex Electromagnetic Field and Accelerated Electrons in Subthreshold Values

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

The migration of hydrogen in an in homogeneously hydrogen-saturated commercial titanium VT1-0 has been studied using a high-frequency electromagnetic field and an accelerated electron beam. The use of a high-frequency 50–1000 kHz electromagnetic field, which generates eddy currents in the material, made it possible to observe the process of hydrogen migration near the surface and in the depth of the sample. To accelerate the migration of hydrogen in the volume of the sample, electron irradiation with an energy of 30–45 keV was used. The migration process was studied in an inhomogeneously hydrogen-saturated commercial titanium sample with a titanium nitride film deposited on its surface by magnetron sputtering. Flat samples VT1-0 were saturated with hydrogen using the Sieverts method. The diffusion coefficient of hydrogen in titanium was determined from the change in the magnitude of the signal from the eddy current sensor along the depth of the sample and along the sample, as hydrogen migrated in the sample. The values of the diffusion coefficients of hydrogen along the surface and in the depth of the sample under equilibrium conditions and under stimulation by an accelerated electron beam are obtained.

About the authors

Yu. I. Tyurin

Tomsk National Research Polytechnic University

Author for correspondence.
Email: tyurin@tpu.ru
Russian Federation, Tomsk

V. V. Larionov

Tomsk National Research Polytechnic University

Email: tyurin@tpu.ru
Russian Federation, Tomsk

References

  1. Hydrogen in Metals. / Ed. Alefeld G., Volkl J. Berlin; Heidelberg; New York: Springer-Verlag, 1978. 427 p.
  2. Elias R.J., Corso H., Gervasioni J.L. // Intern. J. Hydrogen Energy. 2002. V. 27. P.91. https://www.doi.org/10.1016/S0360-3199(01)00082-9
  3. Evard E.A., Gabis I.E, Voyt A.P. // J. Alloys Compd. 2005. V. 404–406. № 8. Р. 335. https://www.doi.org/10.1016/j.jallcom.2005.05.001
  4. Scholz J., Zuchner H., Paulus H., Muller K-H. // J. Alloys Compd. 1997. V. 253–254. № 5. Р. 459. https://www.doi.org/10.1016/S0925-8388(96)03000-9
  5. Tyurin Yu.I., Chernov I.P. // Intern. J. Hydrogen Energy. 2002. V. 27. № 7–8. Р. 829. https://www.doi.org/10.1016/S0360-3199(01)00153-7
  6. Popov V.V., Basteev A.V., Solovey V.V., Prognimak A.M. // Intern. J. Hydrogen Energy. 1996. V. 21. № 4. Р. 259. https://www.doi.org/10.1016/0360-3199(95)00096-8
  7. Prognimak A.M. // J. Hydrogen Energy. 1995. V. 20. № 6. P. 449. https://www.doi.org/10.1016/0360-3199(94)00055-5
  8. Ikeya M., Miki T., Touge M. // Nature. 1981. V. 292. P. 613. https://www.doi.org/10.1038/292613a0
  9. Wang W.-E. // J. Alloy Compd. 1996. V. 238. № 1–2. P. 6. https://www.doi.org/10.1016/0925-8388(96)02264-5
  10. Нечаев Ю.С. // УФН. 2008. Т. 178. № 7. С. 709. https://www.doi.org/10.3367/UFNr.0178.200807b.0709
  11. Овчинников В.В. // УФН. 2008. Т. 178. № 9. С. 991. https://www.doi.org/10.3367/UFNr.0178.200809f.0991
  12. Кудияров В.Н., Лидер А.М., Пушилина Н.С., Тимченко Н.А. // ЖТФ. 2014. Т. 84. № 9. С. 117.
  13. Chernov I.P., Rusetsky A.S., Krasnov D.N., Larionov V.V., Sigfusson T.I., Tyurin Yu.I. // J. Eng. Thermophys. 2011. V. 20. № 4. Р. 360. https://www.doi.org/10.1134/S1810232811040059
  14. Hizhnyakov V., Haas M., Shelkan A., Klopov M. // Physica Scripta. 2014. V. 89. № 4. P. 044003. https://www.doi.org/10.1088/0031-8949/89/04/044003
  15. Dubinko V.I., Dovbnya A.N., Kushnir V.A., Khodak I.V., Lebedev V.P., Krylovskiy V.S., Lebedev S.V., Klepikov V.F., Ostapchuk P.N. // Phys. Solid State. 2012. V. 54. № 12. P. 2314.
  16. Dubinko V. I., Dubinko A. // Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. B. 2013. V. 303. P. 133. https://www.doi.org/10.1016/j.nimb.2012.10.014
  17. Kashkarov E.B., Nikitenkov N.N., Tyurin Yu.I. // IOP. Conf. Series: Mater. Sci. Engineer. 2015. V. 81. P. 012017. https://www.doi.org/10.1088/1757-899X/81/1/012017
  18. Dobmann G., Altpeter I., Kopp M. // Rus. J. Nondestructive Testing. 2006. V. 42. № 4. P. 272. https://www.doi.org/10.1134/S1061830906040085
  19. Wolter B., Gabi Y., Conrad C. // Appl. Sci. 2019. V. 9. P. 1068. https://www.doi.org/10.3390/app9061068
  20. Xu Sh., Larionov V.V., Soldatov A.I., Chang J. // IEEE Trans. Instrum. Measurement. 2021. V. 70. P. 1001408. https://www.doi.org/10.1109/TIM.2020.3017899
  21. Larionov V.V., Xu Sh., Shi K., Kroning M.X. // Adv. Mater. Res. 2015. V. 1084. P. 21. https://www.doi.org/10.4028/www.scientific.net/amr.1084.21
  22. Куксин А.Ю., Рохманенков А.С., Стегайлов В.В. // ФТТ. 2013. Т. 55. № 2. С. 326. https://www.doi.org/10.1134/S1063783413020182
  23. Ильин А.А., Колачев Б.А., Полькин И.С. Титановые сплавы. Состав, структура, свойства. Москва: Изд-во ВИЛС – МАТИ, 2009. 520 с.
  24. Ильин А.А., Колачев Б.А., Носов В.К., Мамонов А.М. Водородная технология титановых сплавов. Москва: Изд-во МИСиС, 2002. 392 с.
  25. Fukai Y. The Metal-Hydrogen System: Basic Bulk Properties. N.Y.: Springer 2009. 507 p.
  26. Rokhmanenkov A.S., Kuksin A.Yu., Yanilkin A.V. // Физика металлов и металловедение. 2017. Т. 118. № 1. С. 31. https://www.doi.org/10.7868/S0015323016100090
  27. Liu S., Wang Y.-G. // Chinese J. Nonferrous Metals. 2015. № 11. P. 3100.
  28. Wipf H. // Phys. Scr. 2001. V. 2001. № 1. P. 43. https://www.doi.org/10.1238/Physica.Topical.094a00043
  29. Takeda M., Kurisu H., Yamamoto S., Nakagawa H., Ishizawa K. // Appl. Surf. Sci. 2011. V. 258. № 4. P. 1405. https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2011.09.092
  30. Hofman M.S., Wang D.Z., Yang Y., Koel B.E. // Surf. Sci. Rep. 2018. V. 73. № 4. P. 153. https://doi.org/10.1016/j.surfrep.2018.06.001
  31. Барашева Т.В., Анисимова И.А., Гуськова Е.И., Ермолова М.И. // Металловедение и термическая обработка металлов. 1978. № 4. С. 75.
  32. Святкин Л.А., Чернов И.П. Диффузионные барьеры для атома водорода в альфа-титане: расчеты из первых принципов // Тезисы докл. ХLVIII Междунар. Тулиновской конф. по физике взаимодействия заряженных частиц с кристаллами / Ред. Пана- сюк М.И. М.: Университетская книга, 2018. С. 92.
  33. Tyurin, Y.I., Nikitenkov, N.N., Sypchenko, V.S., Hongru Z., Syaole M. // Int. J. Hydrogen Energy. 2021. V. 46. № 37. P. 19523. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2021.03.099
  34. Взаимодействие водорода с металлами // Ред. Захарова А.П. М.: Наука, 1987. 296 c.
  35. Гельд П.В., Рябов Р.А., Кодес Е.С. // Водород и несовершенства структуры металла. Москва: Металлургия, 1979. С. 85.
  36. Гапонцев А.В., Кондратьев В.В. // УФН. 2003. Т. 173. № 10. С. 1107. https://doi.org/10.3367/UFNr.0173.200310c.1107
  37. Коbeleva S.P. // Industrial Laboratory. 2007. V. 73. № 1. P. 60. http://dx.doi.org/10.17073/1609-3577-2016-3-210-216
  38. Pushilina N.S., Lider A.M., Kudiiarov V.N., Cher- nov I.P., Ivanova S.V. // J. Nucl. Mater. 2015. V. 456. P. 311. https://doi.org/10.1016/j.jnucmat.2014.10.006
  39. Yin W., Peyton A.J. // Independent Nondestructive Testing Evaluation Int. 2007. V. 40. Iss. 1. P. 43. https://doi.org/10.1016/j.ndteint.2006.07.009
  40. Soldatov A.I., Soldatov A.A., Sorokin P. V., Loginov E.L., Abouellail A.A., Kozhemyak O.A., Bortalevich S.I. An auger spectrometer control system. // Proc. 2016 Intern. Siberian Conference on Control and Communications (SIBCON). 2016. P. 1. https://doi.org/10.1109/SIBCON.2016.7491868
  41. Abouellail A.A., Obach I.I., Soldatov A.A., Sorokin P.V., Soldatov A.I. // Mater. Sci. Forum. 2018. V. 938. № P. 104. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/MSF.938.112
  42. Tyurin Y.I., Larionov V.V. // Metal Sci. Heat Treatment. 2018. V. 60. № 5–6. Р. 403. https://doi.org/10.1007/s11041-018-0291-5
  43. Тюрин Ю.И., Никитенков Н.Н., Ларионов В.В. // ЖФХ. 2011. Т. 85. № 6. С. 1148. https://doi.org/10.1134/S0036024411060318
  44. Сюй Ш., Ларионов В.В. // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. 2019. № 2. C. 33.
  45. Belkhiria S., Briki C., Dhao M.H., Sdiri N., Jemni A., Askri F., Nasrallah S.B. // Int. J. Hydrogen Energy. 2017. V. 42. № 26. P. 16645. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2017.04.295
  46. Sanz-Moral L.M., Navarrete A., Sturm G., Link G., Rueda M., Stefanidis G., Martín A. // J. Power Sources. 2017. V. 353. № 6. P. 131. https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2017.03.110

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».