Hydrogen in Amorphous Metals—i

Abstract

The solubility and diffusivity of hydrogen in amorphous Pd 77 5 Cu 6 Si 16>5 and Ni 4 9.9Pd 31 8 P Î 8 3 have been measured using an electrochemical method. The pressure-concentration isotherms show remarkable deviations from Sievert's Law while the amount of hydrogen dissolved lies in between the solubility of the components of the alloy. The diffusivity of hydrogen is rather high (about 10~8 cm 2 /s) and it depends on temperature and also on concentration even at very low hydrogen levels contrary to crystalline metals. A consistent interpretation of the results is given within the framework of a Fermi-Dirac statistics, developed and used recently for the interaction of hydrogen with defects in solids. Equivalent to electrons in metals, hydrogen is distributed among sites of different energy caused by the disorder in an amorphous metal. The density of sites of a definite energy is assumed to be a Gaussian function. An equation is derived which relates the width of this function to the width of the radial distribution function which describes the structure of an amorphous alloy. Changes in this structure are believed to take place during annealing and were revealed by changes of hydrogen solu bility.Résumé-Nous avons mesuré à l'aide d'une méthode électrochimique la solubilité et la diffusivité de l'hydrogène dans Pd 77>5 Cu 6 Si 16<5 et Ni 49 Pd3 1<8 P 18 ,3. Les isothermes pression-concentration présentent des écarts remarquables par rapport à la loi de Sievert, alors que la solubilité de l'hydrogène est comprise entre celles pour les constituants de l'alliage. La diffusivité de l'hydrogène est assez élevée (environ 10 _8 cm 2 /s); elle dépend de la température, mais aussi de la concentration, même pour les faibles teneurs en hydrogène, contrairement à ce qu'on observe dans les métaux cristallins. Nous présen tons une interprétation cohérente de ces résultats dans le cadre d'une statistique de Fermi et Dirac développée et utilisée récemment pour l'interaction entre l'hydrogène et les défauts dans les solides. Comme les électrons dans un métal, l'hydrogène est réparti sur des sites dont les énergies sont différentes dan le métal amorphe du fait du désordre. Nous avons supposé que la densité de sites d'une énergie donnée suivait une fonction de Gauss. Nous avons obtenu une équation reliant la largeur de cette fonction à la largeur de la fonction de répartition radiale qui décrit la structure d'un alliage amorphe. Nous pensons que des changements de cette structure se produisent au cours du recuit et qu'ils sont révélés par les variations de la solubilité de l'hydrogène. Zusammenfassung-DieLöslichkeit und Beweglichkeit von Wasserstoff in amorphen Pd 77 5 Cu 6 Si 165 und Ni 4 9.9Pd3 1<8 P 18i 3 wurde mit Hilfe einer elektrochemischen Methode gemessen. Die Druck-Konzen trations-Isothermen zeigen deutliche Abweichungen vom Sievert'schen Gesetz, wobei die Wasserstofflöslichkeit zwischen den Löslichkeiten der Legierungskomponenten liegt. Die Diffusionskonstante des Was serstoffes ist recht hoch (bei 10" 8 cm 2 /s) und s...

An updated review: White etching cracks (WECs) and axial cracks in wind turbine gearbox bearings

“…Therefore, it is assumed that the hydrogen diffused through wear-induced nascent surfaces. A technique by KircTech GmbH for online or offline measurement for hydrogen diffusing into steel during RCF has recently been reported 18 which involves spot welding a probe to the steel that collects hydrogen and resolves concentration, either on the non-contact side of static raceways (for online monitoring) or rotating components (for offline pre- vs. post-measurements). It has been shown in FAG-FE8 thrust washer configurations that the sensor is able to detect hydrogen diffusion with certain oils known to promote WSF occurrence versus oils that do not.…”

“…Since then the field has received international exposure and research groups worldwide have published at least 65 new investigations. 2–66 This updated review serves as a recap, comprehensive update on findings since, current focus areas and remaining challenges.…”

New Studies of the Physical Properties of Metallic Amorphous Membranes for Hydrogen Purification

“…The crystallized membrane isotherms show sorption curves with a shape different from that of the amorphous sample: the crystallized sample displays the presence of a "slopey" pressure plateau, as, indeed, expected for crystalline compounds [23]. Additionally, the crystalline membranes show a hysteresis between absorption and desorption.…”