AbstractSolubility measurements of hydrogen and deuterium gases in pure titanium and titanium—oxygen alloys with 10–30 at %O have been performed in the temperature range of 600–850°C at pressures below 100 Pa by a constant-volume method. All the solubility data obeyed Sieverts' law. The solubility of hydrogen in titanium and titanium—oxygen alloys was larger than that of deuterium. The solubility decreased with increasing oxygen content in titanium, while the enthalpy of solution was almost constant irrespective of the oxygen content. On the basis of the dilute interstitial solution model, the reduction in hydrogen solubility by solute oxygen was explained by the blocking effect. The isotope effect on solubility was discussed on the assumption that an interstitial hydrogen isotope atom behaves as a harmonic oscillator in the titanium matrix. The vibrational frequency of a hydrogen atom in titanium was obtained, which allowed a prediction of the tritium solubility. The estimated solubility of tritium in titanium and titanium—oxygen alloys was smallest, followed by deuterium and hydrogen.
純チタンおよび10～30 at %Oのチタン-酸素合金における水素および重水素ガスの溶解度測定を、600～850°Cの温度範囲、100 Pa以下の圧力で定容法により行った。すべての溶解度データはシーベルトの法則に従った。チタンおよびチタン-酸素合金における水素の溶解度は、重水素のそれよりも大きかった。溶解度はチタン中の酸素含有量の増加とともに減少したが、溶解エンタルピーは酸素含有量に関係なくほぼ一定であった。希薄侵入型固溶体モデルに基づき、溶質酸素による水素溶解度の減少はブロッキング効果によって説明された。溶解度に対する同位体効果は、侵入型水素同位体原子がチタン母相中で調和振動子として振る舞うという仮定に基づいて考察された。チタン中の水素原子の振動数が得られ、これによりトリチウム溶解度の予測が可能となった。チタンおよびチタン-酸素合金におけるトリチウムの推定溶解度は最も小さく、次いで重水素、水素の順であった。