Градиентный материал PD-PDHx

Abstract

В работе проведен анализ видеозаписи изгиба палладиевой пластины при ее одностороннем насыщении газообразным водородом в условиях Т = 130 °С, ступенчатые напуски водорода до РН2 = 0,01, 0,033, 0,05 МПа. Для экспериментов были использованы палладий чистотой 99,98% в виде пластины размером 68×5,5×0,27 мм, электролитически покрытый медью с одной стороны, и специально сконструированная водородо-вакуумная установка. Показано, что изгиб пластины развивается в два этапа: вначале быстро достигает величины, значительно превосходящей толщину пластины, затем пластина распрямляется. Этап распрямления в данных условиях эксперимента длится значительно медленнее этапа изгиба, при этом распрямление пластины происходит не полностью, а с сохранением незначительного остаточного формоизменения. Повторные напуски водорода приводят к снижению величины максимального изгиба пластины. Первопричиной изгиба палладиевой пластины при одностороннем насыщении водородом являются возникающие градиенты концентрации водорода, вызывающие, в свою очередь, градиенты дилатации кристаллической решетки металла. Однако ответственность за обратимое поведение палладиевой пластины при изгибе несет временно существующий градиентный материал Pd-PdHx: в первоначальные этапы насыщения вблизи поверхности, насыщаемой водородом, в пластине формируется твердый раствор водорода в палладии PdHx, в то время как более глубокие слои пластины со стороны медного покрытия еще свободны от водорода. По мере выравнивания концентрации водорода в пластине по сечению происходит ее распрямление. В рамках обсужденной модели рассчитаны параметры временно существующего градиентного материала Pd-PdHх. Результаты работы представляют интерес для разработки водородных сенсоров-датчиков утечек водорода.