Einfluß der Probenform auf thermodynamische Eigenschaften von Wasserstoff in Metallen

Mit dem Gorskyeffekt wurde die Konzentrations- und Temperaturabhängigkeit der elastischen Nachwirkung und der Diffusion von Wasserstoff in Niob, Tantal und Vanadium in Proben unterschiedlicher Geometrie (Draht und Folie) bestimmt. Die im Draht ermittelte Spinodale stimmt mit denen aus Löslichkeitsmessungen für diese Systeme ermittelten Spinodalen überein. Die Temperaturabhängigkeit der elastischen Nachwirkung in der Folie ist jeweils geringer als im Draht. Zugleich liegt diedurch Extrapolation ermittelte Spinodale in der Folie bei tieferen Temperaturen als im Draht. Die abgesenkte Spinodale und die geänderte Temperaturabhängigkeitder Relaxationsstärke werden durch den in den Folienproben gegenüber den Drahtproben geänderten Spannungszustand erklärt. Die in der Folie beim Aufbau eines Konzentrationsgradienten vorhandenen Kohärenzspannungen ändern die Wechselwirkung der Wasserstoffatome untereinander. Man erhält im kohärenzspannungsfreien Fall (Draht) die inkohärente Spinodale, im Fall auftretender Kohärenzspannungen eine kohärente Spinodale. Die Konzentrationsabhängigkeit des Diffusionskoeffizienten zeigt in beiden Probengeometrien das "critical slowing down", das jedoch in der Folie geringer ist. Dies ist in Übereinstimmung mit der bei tieferer Temperatur liegenden kohärenten Spinodalen. Korrigiert man den Diffusionskoeffizienten um dieses "critical slowing down", so erhält man für beide Probengeometrien innerhalb der Fehler identische Werte. Die Beweglichkeit des Wasserstoffs ist in beiden Probengeometrien gleich und zeigt auch keine Konzentrationsabhängigkeit. Die mittels der elastischen Nachwirkung bestimmte Phasengrenze des Wasserstoffs in Drahtproben stimmt mit der Mehrzahl der in der Literatur angegebenen Grenzen überein. Beim Niob zeigt die Phasengrenze keine Abhängigkeit von der Probengeometrie. Beim Tantal liegt die Phasengrenze in der Folie ca. 15 Grad unterhalb der in den Drahtproben ermittelten Phasengrenze. Die Ursache hierfür kann das unterschiedlich reineProbenmaterial sein

Ferroelastizität im Bereich des kritischen Punktes für Wasserstoff als Gittergas in Niob

Die elastische Suszeptibilität im Bereich des kritischen Punktes von Wasserstoff in Niob wird gemessen. Dabei werden reversibleelastischNachwirkungen bis zu 900 % gemessen, die damit rund drei Größenordnungen über den bisher bekannten Nachwirkungen liegen. Oberhalb der kritischen Temperatur gehorcht die elastische Suszeptibilität einem Curie-Weiß-Gesetz. In der Theorie wurdegezeigt, daß die elastische Suszeptibilität $\chi_{el}$ proportional zur Wasserstoffdichte $\varrho$ und dem Quadrat des Dipolmomententensors $P_{Kl}$ ist. Dies ist analog zur magnetischen Suszeptibilität $\chi_{mag}$, die ja ebenfalls einem Curie-Weiß-Cesetz gehorcht, proportional zur Konzentration und dem Quadrat des magnetischen Momentes ist. Diese Übereinstimmung im elastischen und magnetischen Falle rechtfertigen es den großen Nachwirkungseffekt Ferroelastizität zu nennen. Gleichzeitig weicht im Bereich cles kritischen Punktes die gemessene Diffusionskonstante des Wasserstoffs in einer Arrheniusauftragung deutlich zu kleineren Werten ab. Dies ist analog zu dem für Ferromagnete vorhergesagten "critical slowing-down". Nach der Korrektur auf ideales Gittergas zeigt die Diffusionskonstante in einer Arrheniusauftragung linearen Verlauf. Die Aktivierungsenergie wird daraus bestimmt. Die noch vorhandene Konzentrationsabhängigkeit wird durch die unterschiedliche Gitterkonstante des Niobs erklärt

FERROELASTICITY AT THE CRITICAL POINT OF HYDROGEN IN NIOBIUM

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