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Nb-Ti-Ni（fe）氢分离合金微观组织与氢渗透性能

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Nb-Ti-Ni（Fe）氢分离合金微观组织与氢渗透性能

作者：张锦研哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

氢能源作为一种可再生的清洁能源,具有广阔的应用前景。当前,膜分离技术是获取高纯氢气最主要的途径。过渡元素中5B族金属具有较高的氢渗透性能,其中Nb的氢渗透系数几乎是673K时纯Pd合金氢渗透系数的19倍,有望替代Pd成为新型氢渗透膜材... 详细信息

氢能源作为一种可再生的清洁能源,具有广阔的应用前景。当前,膜分离技术是获取高纯氢气最主要的途径。过渡元素中5B族金属具有较高的氢渗透性能,其中Nb的氢渗透系数几乎是673K时纯Pd合金氢渗透系数的19倍,有望替代Pd成为新型氢渗透膜材料。为解决纯Nb在氢渗透过程中易氢脆的问题,设计出Nb-Ti-Ni系合金,其具有一定的氢渗透性能和抗氢脆性能。在Nb-Ti-Ni氢分离合金的设计中,主要利用调控合金中Nb含量来平衡氢渗透合金的抗氢脆性能及氢渗透性能。但这种方法具有可调控范围较小、需避开NiTi、NbTiNi等相区的局限性,因此需要探究一种新的调控途径来开发同时具有高氢渗透性能与高抗氢脆性能的合金。Nb-Ti-fe合金共晶组织具有极高的氢渗透系数,同时,其组织特征与Nb-Ti-Ni系合金极其相似。因此,本文利用fe元素对Nb-Ti-Ni氢分离合金的共晶组织进行调控,从而开发出一种新的途径来提高合金在氢渗透过程中的综合性能。Nb-Ti-Ni(fe)合金微观组织组成为初生(Nb,Ti)相+共晶{TiNi(fe)+bcc-(Nb,Ti)}相(合金成分中fe/Ni原子比小于0.9)及初生(Nb,Ti)相+Nbfe相+共晶{TiNi(fe)+bcc-(Nb,Ti)}相(合金成分中fe/Ni原子比大于0.9)。fe元素加入后,合金初生(Nb,Ti)相体积分数小幅度降低,形貌趋于球化;共晶相中bcc-(Nb,Ti)相体积分数升高,组织层片间距细化,NbTiNife合金共晶组织层片间距最细达到了0.06μm。fe元素可能具有使Nb-Ti-Ni相图富Nb区域的共晶沟向bcc-Nb相区偏移的作用。合金中不析出Nbfe相时,合金的凝固路径为:首先析出初生(Nb,Ti)相,随着温度的降低,在初生(Nb,Ti)相周围发生二元共晶反应生成共晶{TiNi(fe)+bcc-(Nb,Ti)}相,直至结束。对Nb-Ti-Ni(fe)合金进行氢溶解实验得到,fe元素的加入对合金氢溶解性能的影响较小,只轻微降低甚至不降低合金氢溶解量。在氢渗透实验中得到,每个系列合金中氢原子迁移率B与温度T直线交于一点,所对应的温度为临界转变温度T,fe元素的加入提高了合金在温度高于T时的氢扩散性能。当温度高于T时,fe元素提高了氢原子的迁移率。NbTiNife合金系列转变温度T为552K,NbTiNife合金系列转变温度T为564K,NbTiNife合金系列转变温度T为611K。转变温度T由fe元素对氢扩散过程中活化能E与迁移率指前因子B的影响作用达到平衡时所决定。fe元素提高高温时合金的氢渗透流量,但NbTiNife合金例外,其氢渗透流量在各个温度下均降低。同时,fe元素提高了合金氢渗透流量水平对温度的敏感性。除NbTiNife合金外,fe元素提高了合金中共晶相的氢渗透系数。合金fe/Ni原子比为0.22(NbTiNife合金)时,共晶相氢渗透系数提高幅度达到最大,较NbTiNi合金提高了69%。此外,fe元素明显降低了合金在热循环实验中的持续时间,NbTiNife合金持续时间最短,仅为100分钟。综合来看,fe元素的加入提高了Nb-Ti-Ni合金在高温时的氢渗透性能,降低了合金的抗氢脆性能。在所有合金中,综合性能最好的合金成分为NbTiNife合金,其氢渗透系数为3.9×10mol H msPa,达到纯Pd的2倍,同时,在热循环实验中表现出较好的持久寿命,其持续时间达到175分钟。

关键词：氢分离合金 fe元素微观组织氢传输性能

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镁合金熔体纯化工艺研究

镁合金熔体纯化工艺研究

作者：孔德强重庆大学

学位级别：硕士

fe是恶化镁合金耐蚀性能的重要因素之一。本文通过降低温度使fe在镁合金熔体中的溶解度降低，同时通过静置一段时间，从而使熔体中fe的含量减少，达到纯化镁合金，提高镁合金耐蚀性及铸件质量的目的。应用此原理，在中试车间分别熔炼了A... 详细信息

fe是恶化镁合金耐蚀性能的重要因素之一。本文通过降低温度使fe在镁合金熔体中的溶解度降低，同时通过静置一段时间，从而使熔体中fe的含量减少，达到纯化镁合金，提高镁合金耐蚀性及铸件质量的目的。应用此原理，在中试车间分别熔炼了AZ81、AZ61合金，得到预期的有效结果后，在盛镁镁业有限公司大规模生产出一批镁合金压铸件。通过对所纯化前后的镁合金进行研究，结果如下：由Mg-fe二元合金相图可知，Mg与fe并不发生化学反应，铁在镁中的溶解度随温度的降低不断减小。熔体变温处理运用这一原理，降低fe在镁基体中的溶解度，通过静置沉降使fe以单质形态大量存在于坩埚底部。变温处理后的合金显微组织中，第二相含量有所降低，第二相的种类没有变化。在相同的保温时间下，随着静置温度的降低，熔体中fe含量呈现不断降低的趋势，当温度降至630℃时，fe含量基本保持一致，不再随静置时间的增加而产生大的改变。在相同的静置温度下，随着时间的延长，fe含量不断降低。其中在650℃下保温120min，fe含量达到最低值，为0.001%。熔体变温处理后，两种压铸镁合金的屈服强度σy、抗拉强度σb及延伸率δ均明显提高。压铸态合金试样断口呈现出韧性断裂和准解理断裂的混合断裂特征。熔体变温处理不改变合金的断裂形貌和断裂方式。通过比较熔体变温处理前后镁合金的电化学动电位极化曲线，可知熔体变温处理之后，含Y和含Ce元素的镁合金腐蚀电位均负移，腐蚀电流均减小。由于fe含量的降低，与Mg的负差异效应减小，接触腐蚀发生的概率减少，镁的局部电池作用减弱，增大了析氢反应阻力，析氢腐蚀速率减小。在镁合金熔体静置过程中，fe原子球体的运动处于层流状态，此时的雷诺数Re≤0.6，因此阻力系数选用式Cd24Re。 fe原子自由沉降的速度为fe原子自由沉降的沉降距离随时间的变化关系式本课题采用一级纯镁为原料，经熔体变温处理后生产的镁铸件与用高纯镁为原料生产的镁铸件相比，具有成本低廉、生产工艺简单的优点，且铸件中的fe含量相对稳定，而高纯镁原料中fe含量不稳定。经过实验检测发现经熔体变温处理后镁合金的力学性能与使用高纯镁为原料生产的AZ91合金的力学性能基本相同，耐蚀性能则明显增强。因此，熔体变温处理对于纯化镁合金，提高镁合金铸件质量具有显著作用，对简化生产工艺、节约成本具有重要意义。

关键词：镁合金 fe元素熔体变温处理组织性能

fe对Ti-Al-Sn-Zr-Mo-Nb-Si系高温钛合金组织与性能的影响

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Fe对Ti-Al-Sn-Zr-Mo-Nb-Si系高温钛合金组织与性能的影响

作者：赵铭钰北京有色金属研究总院

学位级别：硕士

随着新型高速飞行器的发展,对材料的性能提出了更高的要求,短时高温钛合金的研究由此展开。目前,短时高温钛合金的成分设计主要集中在调整β稳定元素的种类和含量上,fe是一种常见的β稳定元素,尽管其对蠕变性能的不利影响,限制了其在长... 详细信息

随着新型高速飞行器的发展,对材料的性能提出了更高的要求,短时高温钛合金的研究由此展开。目前,短时高温钛合金的成分设计主要集中在调整β稳定元素的种类和含量上,fe是一种常见的β稳定元素,尽管其对蠕变性能的不利影响,限制了其在长时高温钛合金中的使用,但短时高温钛合金对长时蠕变性能没有要求,因此系统研究fe对短时高温钛合金组织性能的影响规律,对于短时高温钛合金的发展具有重要意义。本文在课题组前期研究的基础上设计了Ti-6.5Al-2Sn-4Zr-1.5Mo-2Nb-xfe-0.2Si（x=0/0.25/0.5）系高温钛合金,系统研究了 fe 元素含量和热处理工艺对其组织和室温、650～700℃力学性能的影响,并探索了 fe的加入对合金变形及断裂行为的影响。主要结论如下:经过（Tβ-20）℃/2h/AC退火处理后,合金获得双态组织,随着fe元素含量的升高,合金的显微组织没有明显改变,但残余β相含量有所升高,改善了合金的室温塑性。高温下,合金的强度下降,塑性提高,且随着拉伸温度的提高,fe对合金强度的降低作用越来越明显。室温拉伸时,fe的加入降低了其中位错的缠结程度,减弱了加工硬化效果。在650℃拉伸过程中,合金发生了动态回复和动态再结晶,并析出了α2相,随着fe元素含量增加,αp相中析出的α2相尺寸增大,降低了 α2相的强化效果。原位拉伸研究表明,650℃时断裂模式由Ofe和0.25fe合金的沿晶和穿晶复合断裂转变为0.5fe的沿晶断裂。单级退火处理时,退火温度和冷却速度影响合金的组织和性能。0.5fe合金在β转变温度以下（950～990℃）单级退火获得双态组织,且随着退火温度的升高,αp相体积分数下降,αs片层厚度和α集束宽度增加,此时αp相含量达到或超过30%,合金的室温拉伸变形协调性好,延伸率和断面收缩率分别超过20%和50%。退火温度继续升高,合金中β晶粒长大,α集束宽度和α3厚度明显增大,αp相体积分数快速下降,当退火温度高于β转变温度（1040℃）时,αp相完全消失,合金获得魏氏组织,合金的室温和高温强度升高,塑性显著下降。随着冷却速度的提高,合金中αs含量减少尺寸减小,其中空冷获得的片层状αs可以使合金具有最好的性能匹配。

关键词：短时高温钛合金 fe元素显微组织力学性能变形

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低磁导率钴基非晶软磁合金的制备及性能研究

低磁导率钴基非晶软磁合金的制备及性能研究

作者：李梦东南大学

学位级别：硕士

钻基非晶合金由于具有高磁导率、低矫顽力、低损耗,优异的耐磨性,良好的温度稳定性以及巨磁阻抗效应等优点,而在电子、通讯等领域得到了广泛应用,是磁放大器、共模电感、共模扼流圈等电子元件的良好材料。然而在某些特殊的应用场合,如... 详细信息

钻基非晶合金由于具有高磁导率、低矫顽力、低损耗,优异的耐磨性,良好的温度稳定性以及巨磁阻抗效应等优点,而在电子、通讯等领域得到了广泛应用,是磁放大器、共模电感、共模扼流圈等电子元件的良好材料。然而在某些特殊的应用场合,如有直流叠加,或在范围较大的励磁磁场下工作时,往往要求材料具有低的磁导率,因为磁导率过高容易造成材料饱和而失效。因此,探索具有低磁导率和优异软磁性能的钴基非晶合金具有重要的研究意义和实用价值。本文选择了 CofeSiBMn合金体系作为研究对象,研究了 fe元素添加及Si、B原子比对CofeSiBMn非晶合金软磁性能的影响。通过单辊快淬法制备了CofeSi4BMn和Co1feSiBMn系列非晶合金,研究了饱和磁感应强度、矫顽力、磁导率、损耗等磁性能随fe以及Si、B相对含量的变化关系,确定了最佳的原子配比,在此基础上探索了去应力退火及磁场热处理对其软磁性能的影响,确立了最佳的热处理工艺参数。研究表明,在CofeSi4BMn合金体系中,随fe含量的增加,淬态合金的饱和磁感应强度逐渐增大,矫顽力则呈先减小后增大的变化趋势,而有效磁导率则出现了与矫顽力相反的变化规律。适量fe元素的添加,不仅可以有效降低CofeSi4BMn非晶合金的损耗,同时还改善了合金的高频性能。Co1feSi4BMn非晶合金具有最佳的综合软磁性能,其中饱和磁感应强度为0.88 T,矫顽力1.29 A/m,有效磁导率5360,0.2T/20kHz 及 0.5T/20kHz 条件下的损耗分别为 36.8 W/kg、126.8 W/kg。Si、B原子比对Co1feSiBMn非晶合金热学性能有明显的影响,随着Si含量的减少,B含量的增加,Co1feSiBMn非晶合金的居里温度明显提高,初始晶化温度则先升高而后降低,同时随着B含量的增加,晶化峰由两个逐渐变成一个,提高了合金的热稳定性。淬态Co1feSiBMn非晶合金的饱和磁感应强度随B含量的增加而逐渐增大,矫顽力随之先增大而后减小,有效磁导率随成分的变化关系则与矫顽力相反,当Si、B原子比接近1:1时,Co1feSiBMn非晶合金的损耗值最高,而随着B含量的进一步提高,Co1feSiBMn非晶合金损耗值降低,并且合金具有更好的高频性能。Co1feSiB4Mn非晶合金具有最佳的的综合软磁性能,其中饱和磁感应强度0.96 T,矫顽力1.21 A/m,有效磁导率5510,0.2T/20kHz和0.5T/20kHz条件下的损耗分别为34.8 W/kg和119.9 W/kg。通过研究去应力退火对合金矫顽力和磁导率的影响,确立的最佳去应力退火温度为415℃,保温时间为5min。在此基础上,研究了横向磁场热处理对Co1feSiB4Mn非晶合金软磁性能的影响。研究表明,横向磁场热处理能使合金的磁滞回线平伏化,有效降低磁导率,并使磁导率在1k-1MHz宽频范围内趋于恒定。由此确立了最佳的横向磁场热处理温度为240 ℃、加磁电流强度为150 A,加磁保温时间为90 min。研究了最佳磁场热处理工艺条件下,CofeSiBMn系列非晶合金软磁性能随fe、Si、B含量的变化关系,制备了兼具低磁导率、低矫顽力的Co1feSiB4Mn非晶合金,其中有效磁导率为2960,矫顽力为2.29 A/m。同时,当叠加325A/m的直流场时,该合金样品依然可以保持91%的磁导率,具有良好的直流叠加性能。本文针对软磁材料在实际应用过程中容易饱和而导致材料失效的问题,研究了横向磁场热处理工艺对CofeSiBMn系列非晶合金软磁性能的影响,为探索低磁导率软磁材料的制备工艺提供了参考。制备了 CofeSiBMn系列低磁导率非晶合金,在开关电源变压器、高性能脉冲技术磁开关等电子器件领域存在一定的应用前景。

关键词：钴基非晶合金 fe元素 Si/B原子比低磁导率横向磁场热处理

光电直读光谱仪分析铝及铝合金中fe元素含量的不确定度评定

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黑龙江科技信息 2015年第9期 72-页

作者：丁淑杰哈尔滨电机厂有限责任公司黑龙江哈尔滨150000

本文利用光电直读光谱仪对铝及铝合金中fe元素含量的不确定度进行了评定,通过分析不确定度产生的原因,可以找到提高准确度的方法,研究人员需要对fe含量测定结果进行合理的分析。本文对光电直读光谱仪工作原理以及特点进行了分析,还对这... 详细信息

本文利用光电直读光谱仪对铝及铝合金中fe元素含量的不确定度进行了评定,通过分析不确定度产生的原因,可以找到提高准确度的方法,研究人员需要对fe含量测定结果进行合理的分析。本文对光电直读光谱仪工作原理以及特点进行了分析,还对这一仪器应用在铝及铝合金fe元素含量测定的过程进行了探讨,希望对相关工作者有所帮助,避免含量测定结果不准确度升高现象的出现。

关键词：光电直读光谱仪铝及铝合金 fe元素不确定度

一种具有二甲酚橙基团的新螯合形成树脂及其应用

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高等学校化学学报 1982年第2期3卷 181-187页

作者：周志瑞毛雪琴杭州大学化学系

本文介绍了一种用二甲酚橙(XO)溶液与强碱性阴离子树脂以简便的搅拌方式,制得具有XO基团的新螯合形成树脂的方法。研究了XO树脂的一些性能以及对重全属离子的吸着和洗脱,并用原子吸收测定天然水中Cu、Zn、Cd、fe元素。同时试验了干扰影响。

关键词：强碱性阴离子树脂螯合形成树脂搅拌方式原子吸收测定干扰影响 XO 基团 fe元素

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合成掺铁水晶同步辐射X射线吸收光谱初探

宝石和宝石学杂志 2018年第S1期20卷 29-32页

作者：邵天沈锡田 Chatree Saiyasombat 中国地质大学珠宝学院湖北武汉430074 苏兰拉里理工大学同步辐射光源研究中心

紫晶等掺铁水晶的致色机理非常复杂,伴随着研究方法的进步对其致色机理认识逐渐深入。通过化学分析、紫外-可见光谱、电子顺磁共振、理论计算等研究方法,人们已经提出了多种致色模型。同步辐射X射线吸收光谱(XAS)技术,通过高亮度X射线... 详细信息

紫晶等掺铁水晶的致色机理非常复杂,伴随着研究方法的进步对其致色机理认识逐渐深入。通过化学分析、紫外-可见光谱、电子顺磁共振、理论计算等研究方法,人们已经提出了多种致色模型。同步辐射X射线吸收光谱(XAS)技术,通过高亮度X射线激发样品中fe离子的光电效应来采集吸收光谱,并对光谱中的边前峰、吸收边和主峰进行分析,可以直观了解fe元素在掺铁水晶中的价态、占位情况。合成紫黄晶、绿水晶的颜色和fe元素密切相关,利用XAS技术考察fe元素在三者中的价态、占位情况有助于了解三种fe致色水晶在致色机理上的差异。本文对水热法合成紫黄晶和绿水晶进行了同步辐射XAS实验,结果表明合成绿水晶中含有fe^(2+)和fe^(3+),并可能占据在八面体间隙(I6)。合成紫黄晶中以fe^(3+)为主,紫晶区域fe^(3+)占据对称型更低的四面体间隙或占据两种间隙位(I4和/或S)而黄晶区域中fe^(3+)则只占据一种四面体位。实验结果证明了间隙位fe^(3+)对紫晶致色具有重要意义,说明了fe在不同颜色掺铁水晶中各不相同。

关键词：掺铁水晶 fe元素 X射线吸收光谱价态

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电铝热法钒铝合金中杂质铁元素的来源分析

矿冶 2019年第5期28卷 94-97,112页

作者：李九江李兰杰张娜吴春亮张苏新河北钢铁集团承钢公司

以电铝热法钒铝合金生产系统为研究平台,对CaO-Al2O3渣系钒铝合金中的杂质铁元素来源和走向进行分析。结果表明,杂质fe元素主要由反应炉耐材引入的(占55.38%);系统中87.65%的fe进入到钒铝合金中,与钒结合的能力较强;合金中fe分布不均匀... 详细信息

以电铝热法钒铝合金生产系统为研究平台,对CaO-Al2O3渣系钒铝合金中的杂质铁元素来源和走向进行分析。结果表明,杂质fe元素主要由反应炉耐材引入的(占55.38%);系统中87.65%的fe进入到钒铝合金中,与钒结合的能力较强;合金中fe分布不均匀,合金锭下表皮和侧壁fe含量高;铁以单质的形式存在合金中。因此需对合金锭表面进行处理,并通过降低耐材中的fe,控制反应温度和时间,以减少进入钒铝合金中的fe量,为生产航空级钒铝合金提供技术支撑和研究方向。

关键词：钒铝合金 fe元素杂质铝热还原

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基于工程造价的陶土材料分析

当代化工 2018年第5期47卷 942-944,949页

作者：李强榆林学院陕西榆林719000

工程造价涵盖建设工程当中所有与价格相关的因素,其中陶土作为当前新应用掺杂材料,其成本已成为了重要的成本之一。文中通过调整配方和烧成工艺,研究fe元素对混凝土的陶土影响,结果表明:当方解石含量5%,滑石含量3%,BaCO_3含量1%等条件... 详细信息

工程造价涵盖建设工程当中所有与价格相关的因素,其中陶土作为当前新应用掺杂材料,其成本已成为了重要的成本之一。文中通过调整配方和烧成工艺,研究fe元素对混凝土的陶土影响,结果表明:当方解石含量5%,滑石含量3%,BaCO_3含量1%等条件下烧制的化工材料效果最好。上述结果对于工程造价的材料优化改进具有一定的参考价值。

关键词： fe元素调整配方烧成工艺工程造价