Nb-Zr-Ni(Co)系合金組織和滲氫性能研究.pdf

1、氫能源作為一種清潔綠色新能源，越來越引起人們的重視，而氫氣的分離提純是氫氣利用的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，本文探索和研究了可替代純鈀的Nb-Zr-Ni三元系和Nb-Zr-Ni-Co四元系氫分離合金膜材料。論文中選取了兩種合金系39個成分進(jìn)行配制和熔煉，利用掃描電子顯微鏡(SEM)和X射線衍射分析(XRD)等方法對合金的鑄態(tài)微觀組織和結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，從而獲得了滿足“多相構(gòu)成，功能分擔(dān)”氫分離合金設(shè)計理念的成分范圍，在理想的成分范圍內(nèi)選擇了15個成分進(jìn)行氫滲

2、透實驗，研究了合金的滲氫性能，總結(jié)出合金的滲氫性能與成分、組織之間的關(guān)系。并對發(fā)生斷裂的合金斷口進(jìn)行分析，得出了合金中各相的斷裂類型。
　　在Nb-Zr-Ni三元合金中，當(dāng)Zr/Ni(at％)=1:1時，過共晶成分(Nb含量大于13at%)的合金是本文較理想的滲氫成分范圍，組織中包含可滲氫的初生Nb相和抵抗氫脆的{Nb+ZrNi}二元共晶基體相，隨著Nb含量的升高，合金的氫滲透性隨初生Nb相體積分?jǐn)?shù)的升高而升高，抗氫脆性能隨著共晶

3、基體相體積分?jǐn)?shù)的降低而下降，Nb30Zr35Ni35和Nb40Zr30Ni30成分的合金膜片表現(xiàn)出了氫滲透率和抗氫脆能力的良好配合，具有較好的應(yīng)用前景；當(dāng)Zr/Ni(at%)≠1:1時，合金中出現(xiàn)了Zr2Ni、ZrNi2、Zr2Ni7、NbNi等雜質(zhì)相，導(dǎo)致合金抗氫脆性能嚴(yán)重惡化，不適合用作滲氫材料。
　　在Nb-Zr-Ni-Co四元合金中，Nb30Zr35Ni35-XCoX和Nb40Zr30Ni30-XCoX系列合金的組織都含有

4、初生Nb相和{Nb+ZrNi(Co)或 ZrCo(Ni)}二元共晶相，合金的氫滲透性與這兩相有關(guān)，隨著Co含量的升高，合金的氫滲透率隨之升高，這兩個系列合金分別當(dāng)Co含量為10at%和15at%時，氫滲透率達(dá)到最大值，是純鈀氫滲透率的2.3倍和2.9倍(673K)，而且合金的抗氫脆能力也較好；而當(dāng)Co含量繼續(xù)升高時，由于組織中出現(xiàn)了{(lán)Nb+ZrNi(Co)或ZrCo(Ni)+Zr2Ni(Co)或Zr2Co(Ni)}三元共晶相，并且三元共