Hydrogen Internal Friction Peak in Amorphous Cu50Ti50

Abstract

Effects of annealing at 423 K and deformation on the hydrogen internal friction peak (the H-peak) in the H-concentration, CH, below 32 at%, and the thermal desorption spectrum, TDS, for CH below 46 at% are investigated on amorphous Cu50 Ti50 (a-CuTi). The results for the H-peak suggest the following: in a-CuTi, only H-atoms occupying the interstitial sites with G ≒ μ in N(G) can contribute to the H-peak, where N(G) denotes the site energy, G, distribution and μ the chemical potential of the H-atoms in the specimen. N(G) is composed of Gaussian distributions N1(G) for CH ≦ 12 at%, N2(G) for 9 ≦ CH ≦ 35 at%, and N3(G) for CH ≧ 28 at%. N1(G) to N3(G) are surmised to correspond to the 4 Ti, 3 Ti + 1 Cu, and 2 Ti + 2 Cu tetrahedral sites, respectively. From these results combining with the near-neighbor blocking model for the H occupation, it is surmised that in a-CuTi, the H-peak is associated with H atoms within the rather large clusters of the tetrahedra of the same chemical composition. From TDS, g* − G3,0 ⪅ 0.5 eV/H-atom, g* − G2,0 ⪆ 0.8 eV/H-atom, and g* − G1,0 > g* − G2,0 are estimated, where Gi,0 denotes the mean, G, for Ni(G), g* the transiet state to form a H2-molecule at the specimen surface. The H-peak profile reflects an activation energy (E) distribution n(E; μ) in N(μ). For all Ni(G), ni(E; G) in Ni(G) is composed of six constituent Gaussian distributions CGD's. Annealing and deformation do not change the outlines for Ni(G) and ni(E; G) except that annealing often causes a strong increase of the H-peak as a whole for 6 ≦ CH ≦ 14 at% which appears to be canceled by subsequent deformation. For CGD's, annealing gives rise to the complementary increase in CGD-1 and decrease in CGD-2 for CH at around 7 at% which remains unchanged after subsequent deformation. These results suggest that the as-prepared state is different from the deformed state. Temperungs- und Deformations-Einflüsse auf das Maximum der inneren Reibung von Wasserstoff (H-Maximum) bei H-Konzentrationen CH, unterhalb 32 At%, und das thermische Desorptionsspektrum TDS, für CH unterhalb 46 At% werden an amorphem Cu50 Ti50 (a-CuTi) untersucht. Die Ergebnisse für das H-Maximum ergeben folgendes: in a-CuTi können nur H-Atome, die die Zwischengitterplätze mit G ≒ μ in N(G) zum H-Maximum beitragen können, wobei N(G) die Verteilung der Platzenergie G und μ das chemische Potential der H-Atome in der Probe bezeichnet. N(G) ist aus Gaußverteilungen N1(G) für CH ≦ 12 At%, N2(G) für 9 ≦ CH ≦ 35 At% und N3(G) für CH ≧ 28 At% zusammengesetzt. Es wird vermutet, daß N1(G) bis N3(G) mit den 4 Ti-, (3 Ti + 1 Cu)- bzw. (2 Ti + 2 Cu)-Tetraederplätzen korrespondiert. Aus diesen Ergebnissen zusammen mit dem Blockingmodell nächster Nachbarn für die H-Besetzung wird vermutet, daß in a-CuTi das H-Maximum mit H-Atomen assoziiert ist in den ziemlich großen Clustern der Tetraeder mit derselben chemischen Zusammensetzung. Aus dem TDS wird g* − G3,0 ⪅ 0,5 eV/H-Atom, g* − G2,0 ⪆ 0,8 eV/H-Atom und g* − G1,0 > g* − G2,0 berechnet, wobei Gi,0 den Mittelwert G für Ni(G) bezeichnet und g* der Übergangszustand, um ein H2-Molekül an der Probenoberfläche zu bilden. Das H-Maximumprofil spiegelt eine Aktivierungsenergie (E)-Verteilung n(E; μ) in N(μ) wieder. Für alle Ni(G) ist ni(E; G) in Ni(G) aus sechs Konstituenten-Gaußverteilungen (CGD) zusammengesetzt. Temperung und Deformationen ändern nicht die Umrisse für Ni(G) und ni(E; G) außer daß Temperung oft einen starken Anstieg des H-Maximums insgesamt für 6 ≦ CH ≦ 14 At% verursacht, der bei nachfolgender Deformation zu verschwinden scheint. Für die CGD gibt Temperung Anlaß zu einem komplementären Anstieg in CGD-1 und Abfall in CGD-2 für CH bei etwa 7 At%, die nach darauffolgender Deformation ungeändert bleibt. Diese Ergebnisse weisen darauf hin, daß der ursprünglich präparierte Zustand vom deformierten Zustand verschieden ist.