Diffusion of Hydrogen in Nickel Based Alloys

Abstract

The recovery process of hydrogen dissolved in excess in nickel based alloys is studied by means of the hydrogen quenching method and electrical resistance measurement after isochronal and isothermal annealing treatments. A recovery stage of the electrical resistance due to hydrogen in the alloys shows similar characteristics as observed in resistance decay curves due to H in pure nickel, e.g., size dependence of the recovery rate and the shape of the isothermal recovery curve. Diffusion coefficients of hydrogen are obtained for the alloys in the range of 240 to 360 K with a similar method used for pure nickel. The values obtained for high temperatures are nearly the same as those for pure nickel, but at low temperature, especially for 0.10% Cu and 0.10% Fe alloys, are clearly larger than those in pure nickel. Since the diffusivity of hydrogen is depressed by trapping at alloying elements in alloys, this anomalous behaviour suggests that another process, e.g., grain boundary diffusion, in addition to bulk lattice diffusion becomes important in the low temperature range. Der Erholungsprozes von gelostem uberschussigem Wasserstoff in Nickel-Legierungen wird mit der Wasserstoffabschreckungsmethode und mit Messungen des elektrischen Widerstands nach isochronen und isothermen Temperbehandlungen untersucht. Eine Erholungsstufe des elektrischen Widerstands durch den Wasserstoff in den Legierungen zeigt ahnliche Charakteristiken, wie sie in den Widerstandsabklingkurven aufgrund von H in reinem Nickel beobachtet werden, d. h. Grosenabhangigkeit der Erholungsrate und der Form der isothermen Erholungskurve. Diffusionskoeffizienten von Wasserstoff werden fur die Legierungen im Bereich von 240 bis 360 K mit einer ahnlichen Methode erhalten, wie sie fur reines Nickel benutzt wurde. Die Werte fur hohe Temperaturen sind nahezu dieselben wie die fur reines Nickel, sind jedoch bei niedriger Temperatur, insbesondere fur 0,10% Cu- und 0,10% Fe-Legierungen deutlich groser als die in reinem Nickel. Da das Diffusionsvermogen von Wasserstoff durch Anlagerung an Legierungselementen in den Legierungen erniedrigt wird, weist dieses anomale Verhalten darauf hin, das ein anderer Prozes, d. h. Korngrenzendiffusion zusatzlich zur Volumengitterdiffusion im Niedertemperaturbereich wesentlich wird.