Helium solubility and bubble growth in metals under high pressure
Description
Helium solubility and bubble growth in metals under high pressure polycrystals and single crystals of gold were heated in helium at temperatures between 475 K and 1250 K in a pressure regime of 200 to 2700 bar to measure the solubility of helium in gold. After quenching to room temperature the helium content, measured by mass spectrometry, showed the following properties: 1) A linear dependence of the He solubility on pressure. 2) Thinning of the specimen reduces the helium content by a factor 10 to 100 but does not change the linear pressure dependence. 3) The thermal release of He from thinned polycrystals and single crystals occurs mainly in a single peak at 500 K. 4) The He concentration of the thinned single crystals was lower by a factor of 10 to 50 than that of the thinned polycrystals. 5) The He solubility in single crystals can be described by an enthalpy of solution Hsub(s)sup(f) = 0.85 +- 0.7 eV and a non-configurational entropy of Ssub(s)sup(f) between 0 k and 1 k (k: Boltzmann-constant). In order to measure the pressure dependence of helium bubble growth in nickel polycrystal Ni-foils were α-implanted to a helium content of 130 appm. The evaluation of the size distribution of the helium bubbles after heat treatments shows 1) The helium content of the observable bubbles - assumed to be in equilibrium - equals the amount of helium implanted into the specimen. 2) The activation energy for the growth of helium bubbles is 1.25 +- 0.3 eV. The comparison of specimen which had been heated at low pressures up to 10 bar with others heated at 2500-2700 bar does not show an unequivocal pressure dependence for helium bubble growth. (orig./IHOE)
Availability note (English)
MF available from INIS under the Report Number.Abstract (German)
Fuer die Messung der Heliumloeslichkeit in Gold wurden sowohl Polykristalle als auch Einkristalle bei Temperaturen zwischen 475 K und 1250 K unter Druecken von 200 bis 2700 bar begast. Die mit Hilfe des Vakuumheissextraktionsverfahrens gemessenen Heliumgehalte zeigen folgende Eigenschaften 1) Sie steigen linear mit dem Druck an. 2) Abduennen der Proben nach der Begasung reduziert den Heliumgehalt um einen Faktor 10-100, aendert aber an der linearen Druckabhaengigkeit nichts. 3) Die Entgasung der abgeduennten Poly- und Einkristalle findet im wesentlichen waehrend eines einzigen Entgasungspeaks bei etwa 500 K statt. 4) Die Heliumkonzentrationen in den abgeduennten Einkristallen liegen um einen Faktor 10-50 unter den Daten abgeduennter Polykristalle. 5) Fuer die Loeslichkeit in Einkristallen wird eine Loesungsenthalphie angegeben. In Vorversuchen zur Druckabhaengigkeit des Heliumblasenwachstums in Nickel wurden polykristalline Nickelfolien durch α-Implantation mit einer Heliumkonzentration von 130 appm dotiert. Die Auswertung der Groessenverteilungen der Heliumblasen nach dem Anlassen im Hochvakuum ergab folgende Ergebnisse. 1) Ein Vergleich zwischen berechneter und gemessener Heliummenge zeigt, dass das gesamte implantierte Helium in Blasen ausgeschieden ist. 2) Die Aktivierungsenergie fuer das Wachstum der Blasendruckmesser betraegt 1,25 +- 0,3 eV. Ein Vergleich von Proben, welche bei niedrigen Druecken von ca. 10 bar mit solchen, die bei Druecken zwischen 2500 und 2700 bar angelassen wurden, zeigte keine eindeutige Druckabhaengigkeit des Heliumblasenwachstums. (orig./IHOE)
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Additional details
Additional titles
- Original title (German)
- Loeslichkeit und Blasenwachstum von Helium in Metallen unter hohem Druck
Publishing Information
- Imprint Pagination
- 67 p.
- Report number
- Juel--2007
INIS
- Country of Publication
- Germany
- Country of Input or Organization
- Germany
- INIS RN
- 17049824
- Subject category
- S36: MATERIALS SCIENCE; S36: MATERIALS SCIENCE;
- Resource subtype / Literary indicator
- Thesis
- Descriptors DEI
- ACTIVATION ENERGY; ALPHA BEAMS; BUBBLES; DEGASSING; DIFFUSION; DISTRIBUTION; FOILS; GOLD; HELIUM; HIGH PRESSURE; HIGH TEMPERATURE; ION IMPLANTATION; MONOCRYSTALS; NICKEL; POLYCRYSTALS; PRESSURE DEPENDENCE; SIZE; SOLUBILITY; SOLUTION HEAT; TEMPERATURE CONTROL; TEMPERATURE DEPENDENCE; VACANCIES; VERY HIGH PRESSURE; VERY HIGH TEMPERATURE
- Descriptors DEC
- BEAMS; CONTROL; CRYSTAL DEFECTS; CRYSTAL STRUCTURE; CRYSTALS; ELEMENTS; ENERGY; ENTHALPY; HELIUM 4 BEAMS; ION BEAMS; METALS; NONMETALS; PHYSICAL PROPERTIES; POINT DEFECTS; RARE GASES; THERMODYNAMIC PROPERTIES; TRANSITION ELEMENTS