Nb—Ti—Ni合金的显微组织与氢渗透性能

研究了Nb50Ti25Ni25及Nb40Ti30Ni30合金的显微组织及氢渗透性能,并与贵金属Pd、Pd-Ag合金及纯Nb的氢渗透性能进行了比较.两种合金的显微组织均由先析出的bcc-Nb(Ti,Ni)固溶体和bcc-Nb(Ti,Ni) B2-TiNi共晶组成.随Ni、Ti合金元素含量增加,合金中共晶相的含量增加.氢渗透温度为673 K时,两种合金的氢渗透系数分别为1.71×10-8和1.03×10-8mol·in-1·s-1·Pa-0.5,接近Pd的氢渗透系数,略低于Pd-Ag合金的氢渗透系数.共晶相的比例增加有利于提高合金的抗氢脆性能,增加先析出相的比例可提高合金的氢渗透系数.适当调整合金元素含量可获得综合性能良好的氢渗透合金.     

Nb-Ti-Ni体系氢分离合金膜的抗弯性能研究

本文开展了Nb-Ti-Ni体系氢分离合金膜的结构和抗弯性能研究。采用XRD/SEM分析了合金膜的结构和组织特征,利用三点弯曲法测定了合金膜的抗弯强度。实验结果表明,制备的Nb-Ti-Ni合金主要由bcc-Nb（Ni,Ti）固溶体和（bcc-Nb（Ni,Ti） β2-NiTi）共晶相构成,前者是渗氢功能相,后者是结构支撑相。经渗氢实验后,合金试样的抗弯性能均有下降,具有网状结构特征的合金有较好的抗弯性能。经磁场热处理后,合金微结构出现晶粒细化、晶粒沿磁场方向定向排列、固溶体相区分布改变等明显变化,合金膜的抗弯强度有不同程度的改善,其中 N7试样经0?和45?磁热处理,N5试样经90?磁热处理,其抗弯性能改善明显,说明通过磁热处理可对合金微结构进行调制,从而提高其抗弯强度。     

Nb-Ti-Ni体系氢分离合金膜的抗弯性能研究（英文）

开展了Nb-Ti-Ni体系氢分离合金膜的结构和抗弯性能研究。采用XRD/SEM分析了合金膜的结构和组织特征,利用三点弯曲法测定了合金膜的抗弯强度。实验结果表明,制备的Nb-Ti-Ni合金主要由bcc-Nb(Ni,Ti)固溶体和(bcc-Nb(Ni,Ti)+β2-Ni Ti)共晶相构成,前者是渗氢功能相,后者是结构支撑相。经渗氢实验后,合金试样的抗弯性能均有下降,具有网状结构特征的合金有较好的抗弯性能。经磁场热处理后,合金微结构出现晶粒细化、晶粒沿磁场方向定向排列、固溶体相区分布改变等明显变化,合金膜的抗弯强度有不同程度的改善,其中N7试样经0°和45°磁热处理,N5试样经90°磁热处理,其抗弯性能改善明显,说明通过磁热处理可对合金微结构进行调制,从而提高其抗弯强度。     

冷却速率对多相透氢V-Ti-Ni合金的组织与性能的影响

本文研究了冷却速率对多相V55Ti30Ni15合金的显微组织、硬度和氢渗透性能的影响。V55Ti30Ni15合金显微组织由V(Ti, Ni)固溶体、NiTi和NiTi2化合物组成。凝固时冷却速率对合金的组织和性能有很大的影响。合金铸锭凝固过程中V(Ti,Ni)固溶体的体积分数随冷却速率的增大而减小,二次枝晶臂间距和宽度也呈现出同样的变化趋势。合金硬度随着冷却速率的升高不断增大,氢渗透率却随之降低。V-Ti-Ni多相合金400℃的氢渗透率与V(Ti, Ni)固溶体体积分数成线性关系。合金铸锭氢渗透率不仅与V(Ti, Ni)固溶体的相对含量有关,而且与固溶体中Ti、Ni合金元素含量和相界的体积有关。     

多相V-Ti-Ni氢分离合金显微组织与力学性能

研究了多相V_(100-2x)-Ti_x-Ni_x(x=10,15,20)系列氢分离合金的显微组织、硬度和拉伸性能。V_(100-2x)-Ti_x-Ni_x合金铸锭显微组织均由枝晶相V基固溶体和枝晶间相NiTi和NiTi_2组成。随着合金中Ti和Ni的含量增加,枝晶间相在合金中体积占比增大,形成连续网状,阻止枝晶臂的连接。在室温下,合金整体硬度、抗拉强度、延伸率和断面收缩率均随Ti、Ni含量增加而升高。V基固溶体和NiTi_2相是影响3种合金的整体硬度的主要因素。3种合金在室温下均属于脆性材料。合金中NiTi相含量对合金的延伸率有较大影响。     

Nb-Ti-Co氢分离合金近共晶点处的显微组织及其渗氢性能

探寻了Nb-Ti-Co氢分离合金的共晶点成分并利用Bridgman定向凝固实验对其进行验证,研究了近共晶点处9种合金的显微组织、氢渗透性能及氢脆现象,并与贵金属Pd的氢渗透性能进行比较.结果表明,Nb-Ti-Co三元合金中完全由共晶Nb[Ti,Co)+TiCo相构成的合金成分为Nb_(31)Ti_(35)Co_(34);当Bridgman定向凝固实验的抽拉速率为5μm/s时,共晶组织中的2相呈现岀规则的共生生长.9种合金中完全由共晶相构成的合金在673.5 K具有最大的氢渗透系数2.7×10~(-8)mol/(m·s·Pa~(0.5)),是相同条件下Pd的氢渗透系数的1.72倍;Nb含量相同时,随着Ti/Co比值的降低,氢渗透系数逐渐减小.氢渗透过程中,合金膜内部的初生TiCo相作为裂纹源首先萌生裂纹,而后以此发生二次裂纹现象并逐渐向膜边缘扩展;当TiCo相体积分数小于5%时,共晶Nb(Ti,Co)+TiCo相抵消原有初生TiCo相上的裂纹源,使得合金膜具有良好的抗氢脆性能.     

Nb_(55−x)V_(x)Ti_(25)Co_(20)合金的显微组织和氢传输性能EI北大核心CSCD

采用SEM和XRD等分析了Nb_(55−x)V_(x)Ti_(25)Co_(20)氢分离合金(x=0,…,25,%,摩尔分数)显微结构特征,研究其随V含量的变化规律;利用氢渗透性能测试仪和Devanathan-Stachurski型电解池测量上述合金的氢渗透和氢扩散性能,阐明合金成分、组织和性能参数之间的关系。结果表明:随V含量的逐渐增加,初生Nb相体积分数增加;相反地,两相共晶减少,当x>10(摩尔分数)时,由于大量(Nb,V,Ti)2Co相和微量V3Co相的析出,合金中由两相转变为四相组织;伴随上述过程,合金渗氢性能和抗氢脆性能先增加而后急剧降低,当x=10时,Nb45V10Ti25Co20在673 K具有最大的渗氢性能,即3.76×10^(−8) mol/(m·s·Pa1/2),是相同实验条件下Pd膜的2.4倍。另外,氢扩散系数随着x值的增加而增加,相反地,氢溶解度随之降低,由此证实前者是导致该系列合金氢渗透性能变化的主要原因。     

化学镀Pd膜的结构及其对Nb-Ti-Ni体系氢分离膜的氢渗透催化研究

采用碱性化学镀在Nb-Ti-Ni合金膜片表面和载玻片上沉积了Pd膜,利用X射线衍射(XRD),能谱(EDS)、扫描电子显微镜(SEM),示差扫描量热仪(DSC)等手段对Pd沉积膜的相结构、成分、形貌及热稳定性进行了分析。结果表明,制备的Pd沉积膜为非晶态结构,膜层呈现球状颗粒密排沉积形态,颗粒尺寸在1μm左右,膜中的P含量在3%～4%(质量分数,下同)。膜的热稳定性研究表明,在经675K热处理后,膜层仍保持其初始的颗粒密排沉积特征,随着温度的升高,颗粒尺寸有轻微增大的趋势,出现Pd相和Pd6P相。电化学测试结果表明,制备的非晶态Pd膜可显著提高合金膜片的氢渗透电流密度,相应的氢扩散系数增大,而非晶膜层经热处理后,其氢扩散系数有较明显的降低。     

热处理工艺对透氢V55Ti30Ni15合金的显微组织和硬度的影响

采用硬度测试、金相显微镜、X射线衍射、扫描电镜、透射电镜和能谱分析技术,研究热处理工艺对V55Ti30Ni15合金组织和硬度的影响.不同热处理温度和时间下的合金显微组织对合金硬度有很大影响.研究结果表明:铸态合金由过饱和钒基固溶体以及非平衡的NiTi和NiTi2相组成.合金在750和800℃热处理时,细小NiTi粒子从过饱和钒基固溶体中析出,随着保温时间延长,NiTi粒子析出增多.NiTi粒子析出降低了钒基固溶体的晶格畸变度,合金硬度降低.合金在850和900℃热处理时,NiTi析出粒子逐步回溶到钒基固溶体中,晶格畸变度升高,合金硬度升高.在900℃热处理初期,合金硬度下降是由于铸造应力的消除,晶格畸变度降低.而随后由于NiTi2相在相界上聚集球化,使得合金的硬度开始升高.     

新型钛钒系贮氢电极合金

研究了新型钛钒系贮氢电极合金Ti0.8Zr0.2V2.665Mn0.535Cr0.8Ni的相结构、微观组织及电化学性能。XRD及EDS分析表明：铸态合金主要由C14 Laves相母体和树枝晶的钒基固溶体相组成，同时由于成分偏析的缘故，合金中还存在少量的TiNi基的第三相。热处理使得合金中C14 Laves相及钒基固溶体相的晶胞参数和晶胞体积增大，促进合金成分的均匀化，同时极大地改善了合金电极的综合电化学性能。     

渗氢用钯基膜的研究现状

介绍了渗氢用钯基膜的渗氢机理、影响因素以及制备技术的进展情况。重点阐述了钯基膜的种类及其各自的应用。钯膜的发展经历了从最初的纯钯膜、钯合金膜(主要为钯银、钯钇合金)到目前备受关注并具有良好应用前景的钯及钯基复合膜(如多孔陶瓷、多孔不锈钢基体等)。钯膜的合金化,不仅能提高膜的氢渗透率,而且更重要的是可以提高钯膜的抗氢脆能力,延长钯膜的寿命,扩展钯膜的适用范围。而钯复合膜的研究成功,在保证膜的机械稳定性的前提下,降低了钯膜的厚度及成本,并极大地提高了钯膜的氢渗透率。     

氢分离合金冷轧成膜组织演变及透氢性能研究进展

第VB族（Nb、V、Ta）难熔金属与商用Pd比不但具有较高的氢渗透率而且价格低廉，成为人们青睐的新一代可替代钯的新型氢分离膜材料。为了规模化制备高通量的氢分离合金膜，研究者们对铸锭合金先进行冷轧变形以获得大尺寸平面膜，然后通过退火处理提高渗透率从而达到合金膜通量效率提升的目的。本文从合金的冷轧成形性、轧态及后续退火态组织演变以及透氢性能三方面的研究进展进行综述，分析了冷轧成膜的成分效应，阐述铸态、冷轧态和退火态的微观组织与渗透率的关系。讨论了通过轧态后续退火改善组织结构，进而开发高通量氢分离合金膜研究所面临的问题，最后对冷轧成膜及后续退火是实现低成本可规模化制备低厚度、高渗透率氢分离合金膜的前景进行展望。     

Si元素的添加对La-Mg-Ni系合金贮氢性能的影响

为了提高La-Mg-Ni系A2B7型贮氢合金的电化学循环稳定性,添加少量Si,用铸造工艺制备了La0.75Mg0.25Ni3.3Co0 2Six(x=0,0.05,0.1,0.15,0.2)贮氢合金,分析并测试了其微观结构、电化学性能以及氢扩散系数.结果表明,合金具有多相结构,主相由CaCu5型相和Ce2Ni7型相组成...     

快速凝固MlNi4．0 Al 0．3 Si 0．1 Fe0．6无Co贮氢电极合金的微结构和电化学性能

研究了单辊快淬快速凝固处理对无Co贮氢电极合金MlNi4．0Al0．3Si0．1Fe0．6的微结构和电化学性能的影响。XRD分析表明，快凝合金仍为单相CaCu5型结构，但合金相的成分和结构均匀性得到明显改善。金相观察和能谱分析显示，铸态合金为比较粗大的树枝晶结构并存在明显的成分偏析，而快凝合金呈细小的胞状晶结构，合金中元素的分布趋于均匀化。电化学测试表明，快速凝固处理后合金的活化性能不变，循环稳定性得到显著改善，但其放电容量和高倍率放电性能有所降低。研究发现，快凝合金电极的交换电流密度Io以及氢在合金中的扩散系数D较铸态合金有所减小是导致其高倍率放电性能降低的主要原因。快速凝固处理导致无Co合金电化学性能的变化与合金的微结构的改变有关。     

贮氢合金制备工艺对其电化学性能的影响

AB5型贮氢合金是目前国内外MH／Ni电池生产中是耿广泛的负极材料，而贮氢合金的电化学性能是由合金的成分，微观结构和表面状态决定的，本文综述了AB5型贮氢合金制备工艺－熔炼，热处理以及制粉工艺对其化学性能的影响，指出制备工艺对贮氢合金的成分均匀性和微观结构影响很大，而提高贮氢合金电化学性能最有效的方法是通过合金成分优化和采用较优的制备工艺，来获得高容量，长寿命，低价格的贮氢合金。     

Study on Hydrogen in Mixed Gas Separated by Rare Earth Hydrogen Storage Alloys

采用中频感应炉在氩气保护下制备稀土镍系AB5型贮氢合金和La-Mg-Ni系AB3型贮氢合金。利用H2、N2和CH4配制的混合气体来模拟工业尾气,对利用稀土贮氢合金分离混合气体中氢气的纯度、合金抗杂质气体毒化及抗粉化性能进行研究。结果表明,稀土镍系AB5型合金由CaCu5型结构组成,AB3型La-Mg-Ni系合金为多相结构,由(La,Mg)Ni3、LaNi5以及LaNi2型相组成。在分离混合气体中氢气时,贮氢合金均受到杂质气体的毒化,导致吸氢速率降低,吸氢量减少。La-Mg-Ni系合金的抗粉化性能好于LaNi5及其多元化合金。综合考虑分离氢气的纯度、合金的抗毒化及抗粉化性能,认为LaNi3.7Mn0.4Al0.3Fe0.4Co0.2合金分离氢气的效果较好,氢气纯度可以达到90.7%。     

AB5型贮氢合金及其优化设计

AB5型贮氢合金的性能主要取决于其成分、结构和显微组织。本文从AB5型贮氢合金的晶体结构出发,详细讨论了AB5型贮氢合金在诸多方面的优化措施：（1）化学成分上,向多元合金化发展,降低合金的成本,改善合金性能;（2）结构上,偏离AB5结构,发展非化学计量比合金;（3）显微组织上,从主相向“主相＋辅相”发展;（4）工艺上,开发新的合金制备、热处理和表面改性等工艺方法;（5）改善合金使用环境;（6）研究方法上理论化、系统化。通过这些途径,可以对AB5型贮氢合金进行深入研究,进一步提高合金的性能。     

氢渗透合金膜的研究现状及发展趋势

氢渗透合金膜是一种重要的氢气提纯材料。本文简要介绍了目前存在的几种氢渗透合金膜的研究进展和各自的优缺点,重点讨论了氢渗透合金膜的工作原理、氢渗透性能和制备方法;详细分析了影响氢渗透性能的关键因素,包括氢渗透系数、氢扩散系数、氢溶解系数和氢脆性,提出了通过改善氢渗透合金膜的微观结构以提高膜材料的抗氢脆性、提高氢渗透系数和扩散系数的方法,最后对合金膜的发展趋势进行了探讨。     

透氢钒基合金膜

目前工业上分离高纯氢气应用最多的是致密金属膜,尤其是钯银合金膜。钯、银属于贵金属,大规模应用成本高。钒基合金膜拥有比钯银合金膜更高的透氢率、机械强度和较低的成本,且氢脆抗力较纯钒得到很大提高,成为潜在的替代钯银合金膜的材料之一。本文综述了钒基合金膜材料的研究现状,催化层对透氢性能的影响以及钒基合金膜的制备方法,并对未来的发展趋势进行了展望。