Published August 1973 | Version v1
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Study of hydrogen in metals: investigation by the internal friction technique of the interaction between hydrogen atoms and dislocations in face centered cubic metals

Description

In the range 77 K - 300 K, internal friction of hydrogenated nickel and copper is investigated by the means of an inverted torsion pendulum which allows thermomechanical treatments to be performed ''in situ'' (such as annealing, hydrogen loading from the vapour phase, cold-working). Hydrogen loaded specimens cold worked at low temperatures (T < 77 K) exhibit when warmed up a dislocation pinning stage (in the range 110 K - 170 K for Ni, in the range 150 K - 200 K for Cu). The kinetics of pinning, studied in the case of nickel, have shown the interaction between /lydrogen and dislocations to be a long range effect. If the hydrogen content is high enough, (some 10. 10-6 atomic) the pinning stage is followed by an internal friction peak called M at 235 K. A comparaison between bath systems Fe-N and Ni-H leads to identify M with the KOSTER peak that can be observed in body centered metals. With copper containing 5.10-6 hydrogen a relaxation peak called PH is observed at 150 K. An experimental study of this peak has been carried out. It suggests PH to be due to the thermomechanical breakway of dislocations pinned by hydrogen atoms. Assumptions made in the present study call further experimental and theoretical work. (author)

Abstract (French)

On étudie, entre 77 K et 300 K, le frottement intérieur du nickel et du cuivre hydrogénés à l'aide d'un pendule de torsion qui permet de pratiquer in situ certains traitements thermomécaniques (recuit, chargement en hydrogène par voie gazeuse, écrouissage). Les matériaux hydrogénés, écrouis à basse température (≤77 K) permettent d'observer, lors d'un réchauffement, un stade d'épinglage des dislocations par l'hydrogène (entre 110 K et 170 K pour Ni, entre 150 K et 200 K pour Cu). Les cinétiques d'épinglage, étudiées dans le cas du nickel, montrent que l'interaction entre l'hydrogène et les dislocations est un effet à longue distance. Le stade d'épinglage est suivi d'un pic de frottement intérieur (M) à 235 K si la teneur en hydrogène est suffisante (quelques dizaines de parties par million). L'analogie observée entre les comportements mécaniques des systèmes Ni-H et Fe-N suggère d'identifier M aux pics de KÔSTER des métaux cubiques centrés. Dans le cuivre chargé à 5.10-6 , on met en évidence un pic de relaxation (PH) à 150 K à l'issue du stade d'épinglage. L'étude expérimentale de PH conduit à l'interpréter comme un phénomène de désancrage thermomécanique des dislocations épinglées par l'hydrogène. Les hypothèses avancées dans ce travail appellent à de nombreux prolongements tant expérimentaux que théoriques. (author)

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Original title (French)
Contribution a l'etude de l'hydrogene dans les metaux: etude, par frottement interieur, des interactions entre l'hydrogene et les dislocations dans les metaux de reseau cubique a faces centrees

Publishing Information

Imprint Pagination
114 p.
Report number
CEA-R--4459

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Notes
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