Kinetics of the reaction of hydrogen with titanium and Ti-Al alloys have been studied in the temperature range of 670℃-800℃ at 2 Torr hydrogen pressure using thermogravimetric method.
It is found that the reaction controlling step of both of both reactions is hydrogen diffusion in metals.
The diffusion coefficients of hydrogen in pure titanium and Ti-6 at.% Al alloy are
$D(㎠/sec)=3.79 × 10^{-2} exp(-(14,400 ± 450)/RT)$
And
$D(㎠/\sec)=2.79 × 10^{-2} exp(-(17,400 ± 410)/RT)$
respectively.
Aluminum drcreases makedly the diffusion coefficient of hydrogen. It can be probable explanined by that aluminum decreases the interstitial site of titanium lattice.
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.
