On some measurements of the propagation properties of thermal waves in the Nb-H and Ta-H systems

Summary

By means of an experimental technique based on a nonsteady-state method,i.e. on the propagation of thermal waves, we have measured at room temperature for oscillation frequencies between 6 and 30 mHz the thermal diffusivity, the lateral thermal-loss coefficient and the «fractional heat loss» in Nb and Ta wires as a function of hydrogen doping. The appearance of hydride formation and precipitation notably changes the behaviour of these quantities. From these measurements it was also possible to calculate the propagation velocity and attenuation coefficient of thermal waves. It was found that the increase of the hydrogen concentration in the solid solution produces a gradual decrease in the velocity and increase in the attenuation coefficient until the solubility limit is reached. For larger hydrogen concentrations, the velocity showed a tendency to increase towards the value of the pure metal, while the attenuation coefficient decreased below the value of the pure metal. These results as a whole appear quite promising for studying the properties of hydrogenated systems.

Riassunto

Servendosi di una tecnica sperimentale basata su un metodo non stazionario, in particolare, sulla propagazione di onde termiche, sono stati misurati, a temperatura ambiente e su un intervallo di frequenze tra 6 e 30 mHz, la diffusività termicaD, il coefficiente di perdita laterale e la perdita relativa per unità di lunghezza di campioni di Nb e Ta, in funzione del contenuto di idrogeno anche oltre il limite di solubilità. L’aumento dell’idrogeno produce in entrambi i casi notevoli variazioni in queste grandezze che sono analizzate alla luce della trasformazione dalla fase di soluzione solida a quella di precipitazione degli idruri. Sono state misurate anche le grandezze caratteristiche di propagazione delle onde termiche, in particolare la velocità di fase ed il coefficiente di attenuazione. Si è visto che l’aumento della concentrazione di idrogeno nella soluzione solida provoca una graduale diminuzione della velocità di fase ed un aumento del coefficiente di attenuazione fino al limite di solubilità. Aumentando ancora il contenuto d’idrogeno, la velocità mostra una tendenza ad aumentare verso il valore corrispondente al metallo puro, mentre il coefficiente di attenuazione diminuisce verso valori anche inferiori a quello del metallo puro. L’esame dei risultati sin qui ottenuti con questa tecnica sperimentale appare nel complesso piuttosto incoraggiante.

Резюоме

С помощью экспериментальной техники, основанной на методе нестационарных состояний, т.е. на распространении тепловых волх, мы измеряем при комнатной температуре при частотах осцилляций в интервале от 6 до 30 мГд коеффициент температуропроводности, попечный коэффициент тепловях потерь и «относительняе тепловяе потери» в Nb и т Ta проволоках в зависимости от концентрации водородной примеси. Образование гидридов и осаждение заметно изменяют поведение рассматриваемых величин. Из проведенных измерений можно вычислить скорость распространения и коэффициент затухания тепловях волн. Обнаружено, что увеличение концентрации водорода в твердом растворе приводит к уменышению скорости и увеличению коэффициента затухания, пока не достигается предел растворимости. Для больших концентраций водорода скорость обнаруживает тенденцию к увеличению до величины, соответствуьщей чистому металлу, тогда как коэффициент затухания уменьшается ниЗе величины, соответствующей чистому металлу. Полученные результаты являются многообещающими для исследования свойств гидрированных систем.