2023年全國碩士研究生考試考研英語一試題真題(含答案詳解+作文范文)_第1頁
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文檔簡介

1、采用摻雜合金化技術(shù),基于在Ti中摻雜Hf調(diào)控晶格間隙體積而改善氫化物貯氫性能的設想,設計了系列TiHfx合金,進行了磁懸浮熔煉制備、熱力學性能、釋氘結(jié)構(gòu)演化和吸氘動力學行為的全面深入研究,建立了TiHf-D體系熱力學模型,并推測了TiHfx吸氘動力學機理。
  利用磁懸浮熔煉法制備的TiHfx(x=0.13,0.26,0.52,1.03)合金成分均一。Hf摻雜顯著長大了Ti基體的晶格體積,但合金保持了Ti基體的α相,無雜相生成。合

2、金晶胞參數(shù)與組分的關(guān)系正偏離于線性,隨Hf含量增加偏移量呈增大趨勢。
  TiHfx體系的P-C-T曲線與H-Ti和H-Zr體系不同,呈現(xiàn)起點陡直、終點緩慢傾斜的單平臺特征,無明顯拐點。TiHfx合金的P-C-T曲線隨著Hf摻雜量的增加,顯示了從H-Ti體系雙平臺到H-Hf體系單平臺的過渡過程,整體特征接近于H-Hf體系。隨著Hf含量增加,合金氘化物平衡壓升高,合金氘化物的平衡壓總體上高于組成它們的單質(zhì)體系。Hf對TiHfx合金的

3、P-C-T性能起決定性作用。TiHfx合金氘化物熱力學性質(zhì)趨近于H-Hf體系,Hf對合金氘化物熱力學性質(zhì)起主導作用。
  室溫下,Ti吸氘飽和產(chǎn)物為fc.c.結(jié)構(gòu),Hf吸氘飽和產(chǎn)物為f.c.t.結(jié)構(gòu)。TiHf合金飽和氘化物室溫下均為f.c.t.結(jié)構(gòu),證明Hf對合金氘化物的四方結(jié)構(gòu)具有強穩(wěn)定化作用。Hf摻雜顯著降低了Ti吸氘的體膨脹。
  根據(jù)金屬-氫體系高階多平臺等溫模型,將Ti-Hf-H體系傾斜平臺看成幾個連續(xù)水平平臺的集

4、合,表征間隙氫的無序狀態(tài)。利用一個集合參數(shù)來簡化狀態(tài)方程,并且采取準化學近似處理互作用能,獲得了高階多平臺等溫線模型的簡化解析式。利用簡化模型模擬出TiHfx-H體系的等溫線,與實驗等溫線符合較好,證明高階多平臺等溫線模型適用于Ti-Hf-H體系。
  利用高溫原位XRD技術(shù)研究了TiHfx氘化物脫氘過程的結(jié)構(gòu)演化。γ'-相是TiHfxδ-相氘化物高溫分解過程中出現(xiàn)的亞穩(wěn)相,Hf含量升高γ'-相穩(wěn)定性增強。但無論Hf含量高低,冷卻

5、到室溫以后,γ'-相全部轉(zhuǎn)變?yōu)棣?相。Hf含量達到21at.%時,TiHfx飽和氘化物在室溫下出現(xiàn)ε-相;隨Hf含量升高,ε-相存在的溫度范圍擴大。隨著Hf含量升高,δ-相出現(xiàn)的起始溫度不斷提高,而δ-相消失的溫度則受Hf含量影響不大,基本上在773-813 K之間。除了在TiHf0.13的飽和氘化物脫氘過程出現(xiàn)少量α-相外,其他TiHfx脫氘過程沒有α-相存在。隨著Hf含量升高,氧化物相出現(xiàn)的起始溫度越來越低,表明Hf含量高的合金更容

6、易被氧化。在最高加熱溫度1123 K時,TiHfx只顯示出氧化物相,因為團聚粉末的表面層氧化掩蓋了內(nèi)里的物相。隨著Hf含量升高,冷卻研磨樣品中的α-相與氧化物相的結(jié)晶度趨好。Hf氘化物在室溫下為δ+ε雙相,以ε-相為主。在723-773K溫度之間,ε-相全部轉(zhuǎn)變?yōu)棣?相。Hf氘化物脫氘過程沒有出現(xiàn)亞穩(wěn)態(tài)的γ'-相。
  采用恒容變壓法研究了TiHfx吸氘動力學。TiHf0.13、TiHf0.26和TiHf0.52吸氘曲線的共同特征

7、在于初始吸氘時速率最高,隨著吸氘量的增加,吸氘反應速率降低;隨溫度升高,氘化物平衡壓上升。區(qū)別在于以673 K為界,在高溫和低溫下具有兩種不同的特征,在673 K以上,TiHfx吸氘經(jīng)歷α→β→δ二次相變,而673 K以下的吸氘過程只包含α→δ一次相變。通過吸氘動力學研究,證實TiHfx-H體系的共析相變溫度在673 K附近。Hf吸氘曲線走勢與TiHfx不同,沒有出現(xiàn)673 K上下的不同特征。原因在于測試溫度范圍在共析相變溫度之下。

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