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v-Pd-Mo（Al）体系合金的设计制备及氢渗透性能研究

V-Pd-Mo（Al）体系合金的设计制备及氢渗透性能研究

引用

作者：严晓锋桂林电子科技大学

学位级别：硕士

v基合金是一类具有鲜明特点的氢渗透材料,然而严重的氢脆问题是其在氢分离提纯应用中必须要解决的问题,合金化是一种通过改变氢溶解度进而提高金属抗氢脆性的有效方法之一。因此,本论文根据v金属典型的bcc晶体结构,在v基体加入特定含量... 详细信息

v基合金是一类具有鲜明特点的氢渗透材料,然而严重的氢脆问题是其在氢分离提纯应用中必须要解决的问题,合金化是一种通过改变氢溶解度进而提高金属抗氢脆性的有效方法之一。因此,本论文根据v金属典型的bcc晶体结构,在v基体加入特定含量的Pd,Mo,Al三种氢排斥元素,设计了v-Pd-Mo(Al)体系总计10种成分的渗氢合金,研究了Pd,Mo,Al合金化对v金属的晶体结构、微观组织、氢溶解、氢扩散以及机械性能的影响规律,获得了同时具有较高抗氢脆性、良好氢传输性能的晶格匹配的v-Pd-Mo三元合金。v、v-3.125Pd(vPd)和v-6.25Pd(vPd)合金的XRD、BSE及EPMA测试结果证实,各成分中的Pd元素完全固溶于v基体中形成bcc-v单相,尽管Pd元素掺杂没有产生新的相结构,但Pd的添加导致v金属的晶格收缩,且收缩率与Pd含量正相关。晶格收缩导致氢吸附位点的空间变小,与纯v相比,v-Pd二元合金的溶解氢的能力显著降低,合金的抗氢脆性将明显提高;且v-Pd合金的氢扩散系数也因晶格收缩引起扩散能垒增加而明显减小。用氢排斥元素Mo部分替换v-3.125Pd和v-6.25Pd中的Pd元素后形成的v-1.5625Pd-1.5625Mo(vPdMo)和v-3.125Pd-3.125Mo(vPdMo)三元合金物相为bcc-v固溶体单相,与二元v-Pd合金相比,v-Pd-Mo三元合金的衍射峰向左偏移到与纯v衍射峰接近的位置,即第三组元Mo的添加获得了与纯v晶格匹配的v-Pd-Mo三元合金。通过等温PCT曲线测试分析以及恒电位阶跃法的得到了合金的氢溶解焓变以及室温氢扩散系数,结果证实:Mo合金化降低了v-Pd合金的氢溶解,进而提高了抗氢脆性;同时晶格匹配的v-Pd-Mo具有与纯v接近的氢扩散系数。进一步研究了延展性更好的Al元素对v-3.125Pd及v-6.25Pd合金的晶体结构及氢传输性能的影响情况,结果表明Al元素掺杂获得了晶格匹配的bcc-v单相v-1.5625Pd-1.5625Al(vPdAl)和v-3.125Pd-3.125Al(vPdAl)三元合金,而且Al元素的掺杂在一定程度上降低v金属的氢溶解度,进而提高了抗氢脆性,但效果不如Mo元素明显。此外,Al合金化对v-Pd合金的氢扩散也产生积极影响。尽管Al元素对v-Pd合金氢渗透性的作用没有Mo元素明显,但v-Pd-Al合金延展性明显高于v-Pd-Mo。综合对比,v-3.125Pd-3.125Mo合金具有最低的氢溶解度、最强的抗氢脆性、最大的氢扩散系数以及较好的延展性。本论文的合金设计方法可以为其他渗氢合金材料的研究提供参考。

关键词： v基固溶体 v-Pd-Mo(Al)合金晶格匹配抗氢脆性氢扩散系数

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v-Ti-Cr-Fe合金吸放氢性能的研究

V-Ti-Cr-Fe合金吸放氢性能的研究

引用

作者：梁浩四川大学

学位级别：硕士

本文在阅读分析国内外大量有关文献的基础上,立足于四川攀枝花地区丰富的钒钛、钒铁资源,以国内外研究相对成熟的v-Ti-Cr体系为基础,着力研究开发具有自主知识产权的低成本v-Ti-Cr-Fe四元合金体系。通过成分均匀设计法、Cr/Fe比、Ti/C... 详细信息

本文在阅读分析国内外大量有关文献的基础上,立足于四川攀枝花地区丰富的钒钛、钒铁资源,以国内外研究相对成熟的v-Ti-Cr体系为基础,着力研究开发具有自主知识产权的低成本v-Ti-Cr-Fe四元合金体系。通过成分均匀设计法、Cr/Fe比、Ti/Cr比和v含量调整,研究了成分配比对v-Ti-Cr-Fe体系组织结构和吸放氢性能的影响;研究了热处理对优化合金的组织结构及吸放氢性能的影响;研究了用一定量Ni、Mn元素取代v对优化合金吸放氢性能的影响规律;研究了优化合金的吸放氢循环性能,并对影响合金吸放氢性能的因素进行了分析。得出了下列主要的研究结论。 (1)研究了Ti/(Cr+Fe)、Cr/Fe、Ti/Cr以及v含量对v-Ti-Cr-Fe合金吸放氢性能的影响,发现了成分配比对合金性能的影响规律。Ti/(Cr+Fe)大于1,合金主相为b.c.c.结构,Ti/(Cr+Fe)小于1,除b.c.c.主相外,还含有Laves相TiFe2、TiCr2和σ相FeCr。对于v30Ti35Cr35-xFex (x=5,7.5,10,11.2,12.5)合金,Cr/Fe比越偏离2.5,合金有效吸氢量越小。在v30Ti31+xCr39-xFe10合金中,随Ti/Cr增大,合金吸氢量增大,放氢平台压降低,Ti/Cr>1.2时放氢量减小。在vx (TiCrFe)100-x(Ti:Cr:Fe=7:5:2)中,随v含量增大,合金吸氢量增大,放氢量增大,放氢平台压降低。含v量为20at%的合金出现Laves相。v30Ti33Cr27Fe10与v55Ti23Cr16Fe6是两种吸放氢性能较好的合金。 (2)研究了热处理对v30Ti33Cr27Fe10与v55Ti20.5Cr18.1Fe6.4合金吸放氢性能的影响。1523K保温30min、1h和3h随炉冷却的工艺使v30Ti33Cr27Fe10贮氢合金放氢平台变平,平台压力降低,减小了合金吸放氢后的体胀,改变了合金晶粒的形态,改善了合金基体的组织均匀性。随保温时间延长,合金晶粒长大,晶胞体积减小,吸

关键词：贮氢合金 v基固溶体 v-Ti-Cr-Fe合金吸放氢性能循环性能热处理

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