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Ti-Mo合金中氢与缺陷相互作用的正电子湮没谱学研究

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Ti-Mo合金中氢与缺陷相互作用的正电子湮没谱学研究

作者：王茜茜贵州大学

学位级别：硕士

钛及钛合金具有密度低、耐腐蚀以及耐高温等优异性能,被广泛应用于航空、生物、储氢、核工程等重要领域,然而,钛对氢具有较强的亲和力,容易发生氢脆现象。钛中氢的不同存在方式对钛的损伤程度不同,即氢与钛中微观缺陷不同的相互作用对... 详细信息

钛及钛合金具有密度低、耐腐蚀以及耐高温等优异性能,被广泛应用于航空、生物、储氢、核工程等重要领域,然而,钛对氢具有较强的亲和力,容易发生氢脆现象。钛中氢的不同存在方式对钛的损伤程度不同,即氢与钛中微观缺陷不同的相互作用对钛的氢损伤行为不同。因此揭示不同氢环境条件下钛中氢的存在形式、氢与缺陷的相互作用机制将为钛合金在含氢特殊环境中的使用服役提供重要的理论依据和基础。本文选用Ti-Mo合金作为主要研究对象,通过电化学充氢以及氢离子注入两种方式在合金中引入氢,采用PAS、XRD、SEM、TEM和TDS等表征方法揭示Ti-Mo合金中的氢致缺陷机理以及缺陷对氢的捕获机制并进行了力学性能测试。主要的结论如下:(1)采用电化学充氢以及氢离子注入两种方式对Ti-Mo合金进行氢处理,研究了不同氢环境下氢在合金中的存在形式以及氢致缺陷机理。电化学充氢环境下,氢原子通过扩散的方式进入合金,并形成了两种类型的钛氢化物:γ-氢化物(γ-Ti H)和δ-氢化物(δ-Ti H)。同时氢原子的大量存在会产生晶格畸变,导致空位型缺陷的形成,过量的氢原子会占据空位形成氢-空位复合体(HV),促进氢化物的形核。低浓度的氢可以提高材料的拉伸性能;氢离子注入环境下,合金内部会形成大量的空位,位错等辐照缺陷,氢离子注入在导致大量缺陷形成的同时会被空位捕获形成氢-空位复合体(HV),不同剂量会产生空位和氢不同比例的HV,辐照剂量是影响缺陷浓度的主要因素之一。(2)由于纯钛对氢的敏感性较强,室温下具有较低的氢固溶度,能够更好的反映氢在样品中扩散行为。因此通过纯钛中的氢行为进一步反映Ti-Mo合金中缺陷对氢扩散和滞留行为的影响。位错的存在会对氢的扩散起到阻碍作用,从而促进脆性氢化物的产生。研究结果表明,位错的存在会增加储存在样品中的氢含量,但随着位错密度的增加(变形量20%-40%),储存在样品中的氢含量会逐渐降低,这为将储氢材料的发展提供实验基础。(3)对纯钛和Ti-Mo合金进行了氢脆敏感性和抗氢辐照性能对比,研究了Mo元素的添加对钛抗氢损伤性能的影响。电化学充氢条件下Ti-Mo合金由于β相结构的存在,使得合金的氢固溶度增加,相比于纯钛,氢化物的形成受到了抑制。符合多普勒展宽光谱研究表明Mo元素的固溶会改变氢化物的电子结构,降低Ti-H键合,同时会对氢在空位处的聚集起到一定的抑制作用,氢脆硬化率明显降低。氢离子注入环境下,由于Ti-Mo合金中相界面的增加,与纯钛相比,相同辐照剂量下Ti-Mo合金中的缺陷浓度低,从而提高了合金抗辐照损伤的能力。此外,辐照温度和剂量会促进氢在缺陷处的聚集,增加氢-空位复合体的形成率。

关键词： Ti-Mo合金氢致缺陷正电子湮没谱学氢脆

用正电子湮没谱学研究氯化稀土在NaY沸石上的分散

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化学学报 2004年第11期62卷 1024-1028,M003页

作者：朱俊马莉王少阶罗锡辉武汉大学物理系武汉430072 抚顺石油化工研究院抚顺113001

用正电子湮没谱学研究氯化富铈稀土与NaY沸石机械混合形成的稀土NaY沸石 (RE NaY)中 ,氯化稀土在NaY中的分散 .分别测量不同质量比的RE NaY ( 1%～ 2 0 %)经 5 0 0℃烘烤 1h ,RE NaY ( 5 %)经过不同温度烘烤 1h ,以及RE NaY( 5 %)经 5 ... 详细信息

用正电子湮没谱学研究氯化富铈稀土与NaY沸石机械混合形成的稀土NaY沸石 (RE NaY)中 ,氯化稀土在NaY中的分散 .分别测量不同质量比的RE NaY ( 1%～ 2 0 %)经 5 0 0℃烘烤 1h ,RE NaY ( 5 %)经过不同温度烘烤 1h ,以及RE NaY( 5 %)经 5 0 0℃烘烤不同时间后的正电子寿命谱 .所有寿命谱都出现了 5个寿命分量 ,其中第 3 ,4,5寿命分别与 β笼、超笼及沸石微粒界面空洞的大小和数量相关 .

关键词：氯化稀土钇沸石分子筛改性正电子湮没谱学分散催化剂

应用正电子湮没谱学对Fe-1.0%Cu合金氢致缺陷的研究

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核技术 2018年第2期41卷 43-48页

作者：罗见兵张鹏朱特曹兴忠张怀强靳硕学于润升王宝义东华理工大学核科学与工程学院南昌330013 中国科学院高能物理研究所多学科研究中心北京100049

铁基合金中的氢致缺陷是造成合金机械性能恶化的重要因素之一。氢对材料中微观组织结构的影响,特别是氢致缺陷微观机理的研究是铁基合金的一个基础研究课题。本文主要应用正电子湮没寿命谱(Positron Annihilation Lifetime Spectroscopy... 详细信息

铁基合金中的氢致缺陷是造成合金机械性能恶化的重要因素之一。氢对材料中微观组织结构的影响,特别是氢致缺陷微观机理的研究是铁基合金的一个基础研究课题。本文主要应用正电子湮没寿命谱(Positron Annihilation Lifetime Spectroscopy,PALS)和符合多普勒谱(Coincidence Doppler Broadening Spectrum,CDB)方法,研究了不同处理条件的Fe-1.0%Cu合金样品充氢过程中氢致缺陷的形成机制、缺陷类型以及氢与缺陷的相互作用及其微观机理等。结果表明,1 073 K高真空热处理和20%形变后723 K退火处理的样品充氢后会产生少量的位错,而1 173 K高真空淬火样品充氢后还会产生少量的空位团,在充氢过程中空位缺陷成为氢的捕获点,并与氢相互作用成为聚集空位的核心而形成空位团。CDB结果还表明,Cu析出物对本文合金样品的氢致缺陷的形成无明显影响。

关键词：氢致缺陷正电子湮没谱学空位团位错 FeCu合金

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正电子湮没谱学与应用(连载2)

上海钢研 1997年第3期 43-49页

作者：王景成

3.正电子湮没谱仪正电子湮没谱学的基本测量仪器有三种: 正电子湮没寿命谱仪(lifetime spectrom-eter of positron annihilation); 正电子湮没多普勒展宽能谱仪(Dopplerbroadening energy spectrometer of positron anni-hilation);

关键词：正电子湮没谱学正电子湮没谱仪

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正电子湮没谱学与应用(连载3)

上海钢研 1997年第4期 43-51页

作者：王景成

4.正电子湮没的试样制备正电子湮没的测量对试样基本没有特殊要求,不需要繁琐的试样制备,可能是所有方法中对试样要求最低的一种。唯一的要求是每种状态的试样必须是两片(角关联试样是一片)。

关键词：正电子湮没正电子湮没谱学准晶材料

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正电子湮没谱学与应用(连载1)

上海钢研 1997年第2期 48-54页

作者：王景成

正电子湮没谱学以它可以提供独特的信息和简便的实验过程为缘,目前已经成为各种学科,特别是材料科学基础和应用研究的重要工具。本文介绍了正电子湮没谱学及其应用。它由五部分组成:前言,正电子湮没谱学的基本原理,正电子湮没谱仪,正电... 详细信息

正电子湮没谱学以它可以提供独特的信息和简便的实验过程为缘,目前已经成为各种学科,特别是材料科学基础和应用研究的重要工具。本文介绍了正电子湮没谱学及其应用。它由五部分组成:前言,正电子湮没谱学的基本原理,正电子湮没谱仪,正电子湮没的试样制备,正电子湮没谱学的应用(重点在金属材料研究中的应用)。

关键词：正电子湮没谱学寿命

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正电子湮没谱学与应用(连载4)

上海钢研 1997年第5期 44-53页

作者：王景成

5.1.3 辐照损伤的研究由于能源的紧缺,核技术的飞速发展,核聚变和核裂变以及核电站反应堆的辐射损伤所产生的缺陷使材料力学特性恶化是一个相当突出的问题,这方面的微观机制目前并不完全清楚,在设计反应堆时必须知道材料的单空位形成... 详细信息

5.1.3 辐照损伤的研究由于能源的紧缺,核技术的飞速发展,核聚变和核裂变以及核电站反应堆的辐射损伤所产生的缺陷使材料力学特性恶化是一个相当突出的问题,这方面的微观机制目前并不完全清楚,在设计反应堆时必须知道材料的单空位形成焓、迁移焓、缺陷——杂质的作用、空洞膨胀效应、氢脆。

关键词：正电子湮没谱学正电子粒子探测湮没辐射损伤

正电子湮没谱学在金属腐蚀、疲劳和断裂研究中的应用进展

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正电子湮没谱学在金属腐蚀、疲劳和断裂研究中的应用进展

氢离子辐照条件下铁基合金辐照损伤的慢正电子湮没谱学研究

第十五届全国疲劳与断裂学术会议

作者：吴奕初核固体物理湖北省重点实验室武汉大学物理科学与技术学院

＜正＞正电子湮没谱学（PAS）是近几十年发展的核技术研究的新方法,它反映正电子所在处电子密度或电子动量分布的信息,具有对原子尺度缺陷十分敏感的特点。这门技术的实验设备比较简单,样品制备容易,并为非破坏性测量。经过近几十年发展... 详细信息

＜正＞正电子湮没谱学（PAS）是近几十年发展的核技术研究的新方法,它反映正电子所在处电子密度或电子动量分布的信息,具有对原子尺度缺陷十分敏感的特点。这门技术的实验设备比较简单,样品制备容易,并为非破坏性测量。经过近几十年发展,正电子湮没寿命（PAL）、正电子湮没角关联（ACAR）、

关键词：正电子湮没谱学金属腐蚀疲劳断裂

来源： cnki会议评论

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氢离子辐照条件下铁基合金辐照损伤的慢正电子湮没谱学研究

作者：张钊宽南京航空航天大学

学位级别：硕士

钢铁材料被认为是未来先进核反应堆和聚变堆的候选结构材料之一。在氢离子辐照作用下,耐蚀性好的奥氏体钢会发生氢致缺陷。同时,辐照导致的析出物对钢铁材料的性能也同时产生影响,部分溶质元素有缺陷处位点选择析出的倾向,这可能对钢铁... 详细信息

钢铁材料被认为是未来先进核反应堆和聚变堆的候选结构材料之一。在氢离子辐照作用下,耐蚀性好的奥氏体钢会发生氢致缺陷。同时,辐照导致的析出物对钢铁材料的性能也同时产生影响,部分溶质元素有缺陷处位点选择析出的倾向,这可能对钢铁材料的抗辐照性能有改变。本文通过奥氏体316不锈钢进行不同剂量的氢离子辐照引入辐照缺陷和氢,采用冷轧变形和淬火处理,后做退火处理,引入单一位错和空位缺陷,再使用等离子渗透设备引入氢同位素氘原子。同时,对含有过饱和固溶的自修复Au与W元素的铁基模型合金进行氢离子辐照,后进行时效处理,研究析出物与辐照缺陷的相关性。1.慢正电子湮没谱学研究了引入单一缺陷的样品经过等离子注氘实验后,内部缺陷对氢致缺陷的影响行为。由湮没参数结果可以得知,对于完全退火态样品,氢同位素的注入会在内部产生新空位型缺陷,而有固有缺陷的样品中缺陷的开体积在降低。空位型样品中淬火空位对氘原子捕获能力很高,位错样品能阻碍氘原子的进一步扩散迁移,抑制氢及同位素致缺陷的形成。2.慢正电子湮没谱学研究了50ke V的氢离子辐照的奥氏体316不锈钢中氢原子与氢致辐照缺陷之间的相互作用关系。不同剂量辐照所产生的HV(m>n和m正电子多普勒展宽谱,研究辐照缺陷的演化行为。两种铁基合金辐照后的S参数变化较小,说明抗辐照肿胀性能良好。同时,三元合金中W元素也减缓了Au在缺陷部位的析出行为,W参数的增加不仅受到溶质W元素对Au析出物的影响,还受到富W的Laves相界面效应的影响。对样品进行纳米压痕的硬度测试,发现辐照并时效后的铁基合金的宏观硬度对比固溶态样品降低,缺陷处析出物的粗化可以解释这种现象。

关键词：奥氏体316不锈钢铁基合金氢致缺陷正电子湮没谱学析出相