NbTiZrV(Hf)合金組織與儲氫性能.pdf

1、本文中選擇NbTiZrV、NbTiZrHf及NbTiZrHfV這三種成分合金進行組織與儲氫性能研究。采用真空非自耗電弧熔煉獲得母合金鈕扣錠，利用金相顯微鏡、X射線衍射儀及掃描電鏡研究合金鑄態(tài)及熱處理后組織演變規(guī)律；通過測定PCT曲線研究鑄態(tài)及熱處理合金的儲氫性能，揭示氫在合金的溶解與擴散機制。
　　鑄態(tài)條件下所選三類合金均由單一的BCC固溶體相構(gòu)成，但存在嚴重的晶格畸變及內(nèi)應(yīng)力。NbTiZrV和NbTiZrHfV這兩種合金鑄態(tài)條件

2、下組織均為發(fā)達樹枝晶形貌，在熱處理后組織均發(fā)生了較大的改變。NbTiZrV合金熱處理后出現(xiàn)了Zr-rich和Zr-poor這兩種形式的BCC固溶體相，隨著熱處理時間的延長，兩相含量出現(xiàn)變化；NbTiZrHfV合金熱處理后出現(xiàn)了V2M形式的Laves相分布在晶界及晶粒內(nèi)部，但其含量較少，XRD衍射峰并不明顯。相比而言，NbTiZrHf合金鑄態(tài)條件下為等軸晶形貌，在經(jīng)歷長時間熱處理后組織形貌并沒有發(fā)生改變，且成分分布依舊十分均勻，說明其組織

3、具有優(yōu)越的熱穩(wěn)定性。
　　三種合金鑄態(tài)時均可吸收一定量氫，吸氫量排序為：NbTiZrHf> NbTiZrV>NbTiZrHfV，對于每一種合金而言其吸氫量均隨著溫度的降低而增大，即表現(xiàn)出吸氫放熱特性。從PCT曲線可以看出合金在低、中、高三段壓力范圍均呈現(xiàn)出各自的規(guī)律，低壓段(<0.1MPa)時，合金吸氫量大，速度快，表明氫在其中溶解速度快；中壓段(0.1～0.4MPa)時H溶解基本上呈現(xiàn)近線性關(guān)系，但并不符合Sievert’s定律

4、，線性擬合可得出氫溶解系數(shù)K，發(fā)現(xiàn)K值隨溫度的升高而增大；高壓段(>0.4MPa)時氫在合金中的溶解速度變慢，在此段主要是無序氫固溶體向有序氫化物轉(zhuǎn)變過程。另外，氫在各個合金的擴散系數(shù)D值和濃度相關(guān)，在較低濃度時，D值與濃度相關(guān)性較小，濃度高時相關(guān)性大，會明顯偏離理想情況。每種鑄態(tài)合金吸收大量氫后均出現(xiàn)多種形式氫化物如NbHx、ZrHx、HfHx等，x數(shù)值在一定范圍內(nèi)波動。測定了1273K熱處理120h后組織最穩(wěn)定的NbTiZrHf及出