The topochemical form of the reaction between hafnium and hydrogen gas was investigated by metallographic examinations of partially hydrided specimens and the kinetics of hafnium hydride formation was studied by measurement of overall reaction rates in the temperature range of 168-344℃ under 600torr $H_2$ gas pressure. The $H_2$-Hf reaction resulted in the formation of a continuous protective hydride layer that progresses into the hafnium matrix and appeared to follow a paralinear behavior under these conditions. The activation energy was calculated from the dependence on temperature of the evaluated intrinsic kinetic parameter when the paralinear rate equations were fitted to the reaction kinetic curves. The reaction rate appears to be controlled by the diffusion of hydrogen through the protective thickening hydride layer that finally reached a constant thickness as a result of cracking of the outer surface of the hydride layer. The constant hydride layer thickness appeared to be dependent of temperature. The behavior of hydrogen during the evolution of hafnium hydrides was also studied by the thermal analysis technique using a gas chromatograph. Three hydrogen evolution peaks of hafnium hydrides appeared at the heating rate of 2℃/$\min$.. It can be inferred that three thermally activated processes take part in the evolution reaction of hafnium hydrides.
160-344℃ 온도구역과 600torr 수소가스 압력조건하에서 하프늄과 수소가스의 반응시 반응 생성물의 형상(topochemistry)을 부분적으로 수소화된 시편의 광학 현미경 검사를 통해 조사 하였고, 이러한 조건하에서 하프늄 수화물 형성의 속도론적 연구를 수행 하였다. 하프늄과 수소가스의 반응시 수화물은 연속적인 수화물층의 형태로 형성되었고, 반응속도는 paralinear 특성을 나타내었다. paralinear 속도방정식을 얻어진 속도곡선에 회기분석하여 본질적 속도 변수를 계산하였고, 이 본질적속도 변수의 온도에 대한 의존성으로부터 하프늄 수화물 형성의 활성화 에너지가 측정 되었다. 이 값은 하프늄 수화물층을 통한 수소확산에 대한 활성화에너지와 유사한 값을 갖으므로, 형성된 수소화합물을 통한 수소확산이 하프늄과 수소가스의 반응 기구임을 알 수 있었다. 따라서 반응초기에는 두꺼워지는 수화물층을 통한 수소확산에 의해 반응이 제어되며, 수화물층의 표면에 균열의 발생 이후 반응은 일정 두께의 수화물층을 통한 확산에 의해 제어된다. 이 균열이 없는 일정 두께의 하프늄 수화물층은 온도에 의존한다. 또한, 가스 크로마토그래프(gas chromatograph)를 이용한 열분석방법에 의해 하프늄수화물의 수소방출시 수소의 거동이 조사 되었다. 이 조사에서는 2℃/$\min$. 의 가열 속도시 3개의 수소방출곡선이 나타났으며 이는 수소방출시 세가지의 다른 열활성화 과정이 참여되는 것으로 추론된다.
