纯铁中的氢扩散系数影响因素研究

采用电化学渗透双电解池试验方法测定了不同条件下纯铁中的氢扩散系数。结果表明:材料状态、试样厚度、氢渗透次数影响纯铁氢扩散系数,原始态纯铁的氢扩散系数略高于三次淬火态试样的;随着试样厚度的增加,氢扩散系数逐渐变大;同一位置二次氢渗透的扩散系数高于一次渗透氢的扩散系数。     

氢渗透电流法监测海洋大气中钢材的腐蚀速率

用Devnathan-Stachurski双电解池技术,对16Mn钢表面干湿循环时氢渗透现象进行了研究,结果表明不同表面液膜下,都有氢渗透电流的存在.氢离子渗透量与试样腐蚀失重之间存在线性关系.利用此线性关系制作的实时监测氢渗透电流的传感器,用以记录实际海洋大气中氢渗透电流,并根据氢离子渗透量与腐蚀失重之间的线性关系对海洋大气中钢材的腐蚀速率进行预测.结果表明,实际海洋大气中,氢渗透电流与环境湿度存在着对应关系,环境湿度由大变小时,氢渗透电流由小变大.环境湿度交替变化,在试样表面完成干湿循环,促进了氢的渗透,实际海洋大气与摸拟海洋大气失重取得了较好的一致性.可以用氢渗透电流传感器实时监测海洋用钢在大气中的氢渗透情况及腐蚀失重情况.     

纳米晶复合物Mg-Ni-V2O5储氢性能研究

研究了纳米晶复合物Mg-Ni-V2O5的吸放氢性能及其在充放氢过程中的温度变化规律.该复合物是在氢气作为保护气的条件下,用机械合金化方法从镁粉、镍粉和五氧化二钒直接通过球磨制备而成的.试样在球磨过程中能发生吸氢反应(MAR),经过较长时间球磨之后,试样基本能完全吸氢.该试样具有很好的充放氢性能,放氢温度也有所降低.例如该复合材料在200℃可以在60s内充氢达6.2%(质量分数)以上;在300℃、0.1MPa下,可以在700s内使放氢量达到6.0%(质量分数)以上.     

SnO2纳米薄膜氢敏特性的研究

采用溶胶-凝胶法制备了SnO2氢敏纳米薄膜.将0.1和0.05mol/L的SnO2溶胶溶液旋涂在Au叉指电极衬底而制得.通过测量在不同温度下SnO2纳米氢敏薄膜的电阻信号来表征其氢敏特性.当温度为250℃时,试样的灵敏度较低,并且响应时间也比较长.温度为300℃时试样的灵敏度较高,响应时间也明显缩短.0.05mol/L溶胶溶液旋涂10层制备的样品在300℃氢气浓度为2.0×10-3时,灵敏度达到了178,响应时间为3.5s.同时实验还发现试样对氢气的响应时间随着氢气浓度的增加先增大再减小.     

显微组织对X80钢氢致裂纹敏感性和氢捕获效率的影响

对以针状铁素体为主的X80管线钢进行不同工艺的热处理,分别得到具有多边形铁素体组织或板条马氏体组织的试样。研究了显微组织对不同试样在饱和H_2S环境中的氢致裂纹(HIC)敏感性和氢渗透行为的影响。结果表明:具有不同显微组织的X80钢其HIC敏感性从大到小的排序为:1水淬处理的板条马氏体组织试样,2空冷处理的多边形铁素体组织试样,3原始针状铁素体组织试样;氢在材料中的捕获效率是影响材料HIC敏感性的主要因素之一,渗氢通量J_∞、氢扩散系数D_(eff)越低,氢捕获效率越高,管线钢的氢致裂纹敏感性越高。     

临氢系统典型材料的充氢和脱氢行为研究

为给加氢装置停工过程恒温脱氢操作提供一定技术指导,开展了7种典型材料的充氢和脱氢试验,测试了充氢前后材料力学性能的变化,观察了充氢前后材料的微观组织和断口形貌的变化,通过计算室温下材料的氢扩散系数及测量不同脱氢工艺下材料的氢含量来确定材料的氢渗透状态.同时,开展了不同温度下碳钢和不锈钢材料脱氢的计算机模拟,研究了碳钢和不锈钢放氢曲线随温度变化的规律.综合上述试验和计算机模拟,揭示了材料渗氢状况的危害性并验证了恒温脱氢的必要性.     

纳米晶复合物Mg—Ni—V2O5催氢性能研究

研究了纳米晶复合物Mg-Ni-V2O5的吸放氢性能及其在放氢过程中的温度变化规律。该复合物是在氢气作为保护气的条件下，用机械合金化方法从镁粉，镍粉和五氧化二钒直接通过球磨制备而成的，试样在球磨过程中能发生吸氢反应（MAR），经过较长时间球磨之后，试样基本能完全吸氢，该试样具有很好的充放氢性能，放氢温度也有所降低，例如该复合在200℃可以在60s内充氢达6．2％（质量分数）以上，在300℃，0.1MPa下，可以在700s内使放氢量达到6．0％（质量分数）以上。     

超高真空气相氢渗透系统的研制

报道了超高真空气相氢渗透实验装置的设计及研制。用溅射离子泵获得超高真空，监测室本底真空度为6×10~(－7)Pa。用圆弧刀口银垫片活密封方式对试样进行密封，实验的极限温度可达650℃。采用B－A规对渗透氢流所引起的压强变化进行动态监测，再通过标准漏孔对系统进行标定，从而定量监测氢渗透动力学过程。采用本实验装置，准确地测量了HR－1型奥氏体不锈钢的氢渗透热力学参数。     

冷加工对氢在纯 Ni 中渗透和扩散行为的影响

本工作采用超高真空气相氢渗透技术,在140—400℃温度范围内,测定了氢在纯 Ni(不同冷变形量)中的渗透率、扩散系数和溶解度常数,研究了冷加工对氢渗透和扩散行为的影响。结果指出,在实验温度范围内,氢在纯 Ni 中的渗透率和扩散系数均遵循 Arrhenius 方程,纯 Ni 的冷加工对氢渗透和扩散行为没有明显影响。     

亚硫酸盐对热镀锌钢材在海洋大气环境中氢吸收行为的影响EI北大核心CSCD

采用改进的Devanathan双面电解池检测了热镀锌钢材的氢渗透电流,结合慢应变速率拉伸试验和断口形貌分析,研究了受工业海洋大气污染有亚硫酸盐沉积的热镀锌钢材氢吸收行为及其在此环境中的氢脆敏感性。结果表明:随着试样表面亚硫酸盐的增加,其氢渗透电流显著增大;镀层缺陷使试样的氢渗透电流增大,且亚硫酸盐与镀层表面的缺陷协同效应进一步促进热浸镀钢材的氢吸收行为;氢吸收降低了热镀锌钢材的断后延伸率,表明海洋大气中的亚硫酸盐污染物会降低热镀锌钢材的韧性,导致氢损伤。     

海洋大气中SO2含量对16Mn钢腐蚀断裂及渗氢行为的影响

氢还原对钢材在大气腐蚀中的作用不可忽视,过去对其研究较少。采用电化学渗氢试验及慢应变速率拉伸方法研究了模拟海洋大气环境中SO2浓度对16Mn钢应力腐蚀断裂及氢渗透行为的影响。结果表明,随着SO2浓度的增大,试样断裂延伸率减小,断裂特征由塑性断裂逐渐转变为脆性断裂;随着SO2浓度的增大,氢渗透电流增大,SO2对氢渗透电流具有双重促进作用,第一个峰值的出现主要与SO2的酸性有关,第二个峰值的出现主要是由于酸的再生循环所致。     

纳米炭纤维的储氢性能初探

主要阐述了用流动催化剂法制备的纳米炭纤维的储氢特性,发现在室温下纳米炭纤维可以快速大量吸氢纳米炭纤维的储氢量远远高于目前各种储氢材料的储氢容量100nm左右的炭纤维的储氢容量高达10％以上（质量分数）,如此高的储氢容量使其在燃料电池等方面具有厂阔的应用前景.     

316L不锈钢基体氧化铝涂层的氢渗透性能

在316L不锈钢上采用金属有机化学气相沉积(MOCVD)法沉积了氧化铝涂层。使用XRD、SEM分析氧化铝涂层的物相和微观形貌, 采用气相氢渗透装置对涂层氢渗透行为进行表征。结果表明, 973 K退火处理后涂层为非晶氧化铝, 涂层均匀、完整, 厚度为190 nm。氧化铝涂层的氢渗透压力指数为0.56~0.78, 说明氢渗透过程机制为表面过程和体扩散过程共同控制。氧化铝涂层的表观氢渗透率为P = 1.99×10^-6 exp(-117×10³/RT) mol/(m·s·Pa^1/2)。氧化铝涂层的氢渗透激活能为117 kJ/mol, 远高于316L不锈钢的66.6 kJ/mol, 涂层对氢的渗透具有明显的阻挡作用。此外, 在873~973 K氧化铝涂层对316L不锈钢的氢渗透阻挡因子(PRF)为59~119, 涂层氢渗透阻挡性能优异。     

Al2O3微粒对Cd-Al2O3复合镀渗氢量的影响

利用电化学方法探讨了在电镀镉及加入Al2O3微粒过程中，A12O3微粒的加入量对其氢渗入量的影响。试验表明：在其过程中，夹杂Al2O3微粒可以减少氢的渗入量，且随着夹杂到镀层中Al2O3微粒的增加，渗入到基体金属的氢量减少；同时还发现，渗氢电流均是由突峰到稳定，一段时间后再以较快的速度上升，然后缓慢平稳。     

Cr对Cu-V氢分离合金组织与氢传输性能的影响

氢分离金属膜是目前备受关注的一种用于氢气提纯的功能材料.为了获得综合性能优异且价格低廉的氢分离金属膜,本文借鉴"多相构成、功能分担"的设计理念,通过非自耗电弧熔炼炉制备合金,采用XRD、扫描电子显微镜等手段研究合金相组成及微观组织,采用课题组自主设计的仪器设备在不同温度和压力下进行氢溶解和氢渗透实验,开发了具有双相结构的新型Cu-V-Cr氢分离合金.结果发现:该合金微观组织中的bcc-(V)固溶体相起渗氢作用,是氢的主要扩散通道;而组织中的fcc-(Cu)固溶体相起提高塑性作用.合金化元素Cr主要固溶在bcc-(V)中,显著降低合金的氢溶解能力,大幅度提高抗氢脆性能,但同时也降低合金的氢扩散系数和渗氢性能.实验表明,具有双相结构的Cu-V-Cr氢分离合金有望达到氢溶解、扩散和渗透性能的良好匹配,从而同时实现优异的氢渗透性能与抗氢脆性能.     

激光ICF靶用阻氢聚合物材料

介绍了近年来关于氢气及其同位素在聚合物材料中的渗透行为的研究及阻氢聚合物在激光惯性约束聚变（ICF）中的应用,并简要概述了影响聚合物材料阻氢性能的主要因素。     

THE TRAPPING PHENOMENA OF HYDROGEN STUDIED BY THE ELECTROCHEMICAL PERMEA—TION TECHNIQUE AND THE DISCUSSION OF SEVERAL EXPERIMENTAL PROBLEMS

本文运用电化学渗透技术研究了18Ni 马氏体时效钢的氢扩散和捕集现象。结果表明,时效试样内存在析出相颗粒,使表观氢扩散系数减小,其原因是析出相界面捕集氢,阻滞了氢输运过程的进行;并发现500℃时效3h 表观扩散系数最小,扩散激活能最大,因为该制度时样品内析出相颗粒的数量最多,分布最弥散,此时的析出相界面捕集能为10.0kJ/mol,陷阱密度(室温时)为3.4×10~(26)/m~3。最后就常规双电解池式的电化学渗透实验,分析和讨论了几个值得注意的问题。     

锌-镍合金电镀中氢的共沉积

用电化学渗透测试方法研究了电镀锌－镍合金时渗氢量的变化规律，能够监控和评价镀层的氢脆性能，初步筛选出两种呆用于高强度钢抗氢脆电镀用槽液组成。在氯化物－硫酸盐槽液体系和含有添加剂B的氯化物糟液中，常温下可获得耐氢脆性能良好的Zn－Ni镀层。此外，缺口拉伸试验结果与电化学渗透测试结果相吻合。     

镀层结构与氢脆关系研究

研究了高强度钢不同镀层的镀层结构、电镀渗氢行为及氢脆性能.分析研究了镀层结构与低氢脆性能的关系,对氢含量分布和工艺阴极电流效率也进行了分析.结果表明镀层的氢脆性能与镀层结构有密切关系,但不完全由镀层结构决定.高强度钢电镀的低氢脆机理有三种:以氯化铵镀镉为代表的高阴极电流效率模式;以低氢脆镀镉为代表的镀层高孔隙率模式;以镀镉-钛为代表的镀层成分和结构综合作用模式.