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氢在金属中的物理与金相特性 [美] R.A. Oriani 著，张武寿 译 目 录 译者前言3 摘 要4 1. 引言4 2. 氢在过渡金属中的平衡态特性5 2.1. 溶解氢的游离态5 2.2. 间隙位占据7 2.3. 氢—金属相互作用10 2.4. 氢与晶格缺陷间的相互作用11 2.5. 相图与相变14 2.5.1. 同位素质量效应14 2.5.2. 晶格应力的影响14 3. 溶解氢的动力学特征15 3.1. 在“完美”晶格体中的扩散15 3.2. 二维与一维扩散17 3.3. 有俘获时的扩散18 3.4. 位错牵引18 3.5. 非组分梯度驱动的扩散19 3.5.1. 应力梯度19 3.5.2. 电势梯度19 3.5.3. 温度梯度21 4. 与氢吸放相伴随的现象21 4.1. 分子氢气体21 4.2. 原子氢源22 4.3. 氢的输入逸度23 4.4. 应力的产生与释放25 4.4.1. 相干应力25 4.4.2. 位错产生的不均匀性27 4.4.3. 形状的变化30 4.4.4. 表面结构的变化32 5. 氢对机械性质的影响33 6. 对冷聚变研究的启示34 参考文献35 图 表 目 录 表 1. H 和 D 在各种金属中的偏摩尔体积8 表 2. 溶解氢与结构缺陷间的相互作用焓11 表 3. 氢在低浓度与室温附近的扩散系数16 表 4. 溶解氢与溶解杂质间的相互作用焓18 表 5. 氢在各种金属中的有效电荷 Z*与热输运 Q*20 表 6. 氢气在 25 °C 时逸度与压力的关系24 图 1. 薄片两面吸氢时扩散所产生的应力26 图 2. 细柱形金属吸氢时扩散产生的切应力26 图 3. Ti-30Mo 合金阴极充氢时产生的位错团27 图 4. 阴极充氢后在 Ti-30Mo 合金中粒边界上的位错网络与堆积28 图 5. Ti-30Mo 片的一面阴极充氢时晶格参数随时间的变化28 图 6. Ti-30Mo 片一面阴极充氢引起远处另一面上的晶粒转动29 图 7. 阴极充氢后在钯晶粒边界上形成的空洞3 1 图 8. 熔盐的高温电解充氘实验中用过的阴极钯棒31 2 译者前言 本文译自 R.A. Oriani: “The physical and metallurgical aspects of hydrogen in metals”, in Proceedings of 4th International Conference on Cold Fusion, Vol. 1: Plenary session papers, Dec. 6-9,1993, Lahaina, Maui, Hawaii, p. 18-1 。作者本人在固溶体的内 应力研究方面是国际权威之一，这从本文内容的侧重面也可看出来。 在冷聚变的有关文献中这是一篇比较全面的关于金属材料的综述。众所周知， 异常效应的出现与材料的性质密切相关，但遗憾的是，正因为许多学者缺乏该领域 的，特别是金属－氢系统方面的知识，使得冷聚变研究受到许多限制。翻译本文正 是为我们突破这种局限所作的一点尝试。当然一篇综述远不可能穷尽人们已有的认 识，所以希望它能起到抛砖引玉的作用，使国内的有关学者对相关的材料性质及研 究给予更多的重视。 就金属－氢系统的中文文献而言，国内翻译过日本大角泰章的《金属氢化物的 性质与应用》，但从深入研究的角度而言，该书显然太浅显。就是国内有关的文献综 述也以现象学为主，对深层次问题讨论得较少，从这个角度而言，本文的翻译对于 国内的金属氢化物研究也有一定的意义。 当然，由于著者专业的限制，本文的讨论以力学性质内容居多，对于其它方面 进展的介绍则显得相对不足，有的观点还局限于某些早期文献。即使如此，本文仍 不失其重要的参考价值。 本文最早在1995 年3 月初翻译出来，虽然已过去了近7 年，但其中的很多