Výzkum interakce vodíku s vakacemi, dislokacemi a hranicemi zrn v Ti

Abstract

Tato práce pojednává o systému titanu a vodíku. Intersticiální tuhé roztoky a hydridy jsou předmětem intenzivního zkoumání, teoretického i experimentálního. Bylo dokázáno, že vodík absorbovaný do kovové mříže titanu snižuje formační energii defektů a tak působí, jako takzvaný defactant. Jako detergenty (surfactants), snižují povrchové napětí tekutin, snižují defactanty v pevných látkách formační energii defektů. Také bylo dokázáno, že vodík je absorbován kovovou mříží titanu poměrně snadno, pokud je obklopen atmosférou vodíku o vysoké teplotě, nebo tlaku, nebo například roztokem, ve kterém má vodík velkou fugacitu. Rozdílné způsoby dopování titanu vodíkem vedou k jiným vlastnostem konečného vzorku. Krom obyčejného, hrubozrnného titanu, bude v této práci zkoumán vzorek ultra-jemnozrnný, kvůli vysoké koncentraci defektů. Pozitronová annihilační spektroskopie, nedestruktivní experimentální technika pro studium defektů, spojených s volným objemem, bude pro tuto práci nejdůležitější. Dále bude používána metoda rentgenové difrakce, měření Vickersovi mikro-tvrdosti a diferenční skenovací kalorimetrie. Nakonec budeme velmi využívat existujících výpočetních balíčků, založených na DFT, jako je VASP, či program Pos330, který se používá k výpočtu doby života pozitronu.

This thesis deals with the system of titanium and hydrogen. Interstitial hydrogen alloys and hydrides are subject to intensive investigation, both theoretical and experimental. It has been proved, that absorbed hydrogen lowers the formation energy of defects in metals, and thus works as the so called 'defactant'. Surfactants on the surfaces of liquids lower the surface tension; defactants in solids lower the formation energy of defects. It has also been proved, that titanium absorbs hydrogen readily, when exposed to high temperature, or high pressure (fugacity); while different loading conditions lead to different features of the final sample. Beside ordinary coarse grained titanium, ultra-fine grained titanium shall be studied in present work, due to its high content of defects. Positron Annihilation Life-time Spectroscopy, a non-destructive technique sensitive on open-volume defects, shall be of prime importance in our investigation. We shall further use the X-ray diffraction, Micro-hardness measurements and Differential Scanning Calorimetry together with Thermogravimetry. Lastly, we shall strongly benefit from using existing computational tools like the Vienna ab-initio Simulation Package, or Pos330; a program for positron life--times calculations.