金属氢渗透研究综述

综述了氢渗透的研究方法和研究历史,总结了当前对氢损伤机理的研究,以及在易发生氢脆环境下的氢渗透行为规律和影响氢行为的因素。在这些研究的基础上,国内外先后开发了许多氢渗透防护技术,如:阻碍氢原子渗入基体,在材料表面制备涂镀层;消除钢中有害元素的方式,改变中氢原子陷阱的数目;从组织入手,开发高纯度、高抗氢钢,包括一些系列铁素体合金钢等。综述了从传统的电沉积阻氢合金镀层,到新工艺制备阻氢陶瓷层的发展。阻氢涂层具有阻氢性能极佳,兼具保护作用的优点,但容易失效,破损后会加快基体的局部腐蚀;而通过冶金、热处理来净化钢材,改变组织成分开发的纯净钢,其实际抗氢脆性能并不理想,仍然会出现氢引起的力学性能下降,并且具有控制工艺复杂、能耗大的缺点。由此认为,氢一旦进入金属材料内部,造成材料的性能损伤不可避免,防止氢进入金属材料是该领域的关键科学问题。氢渗透过程是氢损伤发生的关键步骤,那么阻碍氢渗透过程的进行就成了氢损伤防护措施的重中之重。抑制氢渗透过程的发生需要从降低氢原子浓度梯度、降低材料内部氢陷阱密度和结合能两方面入手,开发有效的抑氢手段,抑制氢渗透过程,使材料内部的氢原子浓度小于临界氢原子浓度。     

金属材料中微量氢和氧的分析

叙述了惰性气氛熔化法测定金属材料中微量氢和氧的条件和方法。着重研究影响分析限的空白因素及降低空白的方法和分析限，制定出了Ｔｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｔａ，Ｎｂ，Ｗ，Ｍｏ，Ａｌ，Ｃｕ等及其合金中微量氢和氧的分析方法。     

堆焊结构界面区附近的微观组织结构,氢扩散富集与开裂行为研究

利用高压釜充氢及微区测氢实验,研究了堆焊结构界面区附宾的微观结构结构,氢扩散富集及开裂行为之间的关系。实验结果表明,界面处的氢分布与微观组织结构相对应;剥离过程是多点源沿晶开裂的过程,剥离裂纹的形核,扩展与界面区附近的显微组织密切相关,共有四种类型：剥离裂缝不会扩展进入母材。     

NiTi形状记忆合金的氢致表面损伤

研究了近等原子比NiTi形状记忆合金在阴极充氢后时效过程中表面的相变与破坏,认为时效裂纹的产生与奥氏体不锈钢类似,为氢释放和氢致马氏体分解导致表面收缩产生较大张应力所致,时效过程中裂纹扩展持续时间超过5天。氢致马氏体微观形貌与应力诱发马氏体相似,二者形貌上不可区分。氢化物与基体的界面和氢致马氏体与奥氏体相界面在时效过程中可能成为裂纹源。     

氢在钢铁表面吸附以及扩散的研究现状

氢进入钢铁内部是其发生氢脆的前提,而氢在管线钢表面经历物理吸附、解离、化学吸附、扩散一系列过程才能进入管线钢内部,其中氢原子的化学吸附以及氢扩散是关键步骤。综述了氢在钢铁表面吸附、扩散的研究方法、成果,展望了氢吸附以及氢扩散的研究方向。目前研究氢吸附的主流方法是第一性原理计算。在氢扩散研究方面,试验研究能够分析钢铁组织、相、宏观尺度因素变化对氢扩散的影响;有限元、分子力学、第一性原理多种尺度模拟计算可以分析微区结构变化对扩散的影响。氢在表面的吸附以及表层原子的扩散对氢脆有重要影响,但氢原子在钢铁表面的吸附以及表层扩散主要集中在无缺陷的αFe表面。氢与缺陷的相互作用研究主要集中在体相内部,钢铁表面状态的变化对氢吸附以及表层扩散的影响相关报道较少。需进一步开展在含缺陷钢铁表面的氢吸附研究,阐释表面应力、位错、晶界、相界、合金元素等因素对氢吸附、表层区域氢扩散的影响机理。     

金属的吸氢和氢的状态及影响

氢对金属性能的影响非常敏感，不论是从防止氢的不利影响，还是积极利用氢能的角度上都需要更深地理解氢和金属的相互作用。以工业常用金属为对象，对氢进入金属的过程和在金属中的状态、氢在金属中的固溶及位置、影响氢浓度的因素、氢扩散行为、金属-氢相图以及氢对金属性能影响的规律等内容进行了整理，从电子、原子、晶体结构、热力学等方面进行理解，以通俗易懂的方式进行了介绍。     

含硫钻井液中碳钢的腐蚀及腐蚀疲劳行为

通过滚轮失重,电化学极化曲线测量,氢扩散,腐蚀疲劳,扫描电镜分析,对碳钢在含硫聚合物钻井液中的腐蚀及腐蚀疲劳行为进行了研究。结果表明：硫化物的存在能减缓碳钢的均匀腐蚀,但增大其点蚀敏感性,促进碳钢中氢的扩散进入,从而加速碳钢的腐蚀疲劳破坏。     

管线钢氢渗透行为的研究进展

天然气管道掺氢输送是现阶段氢能输送最为经济有效的方式之一,但必须重视管材与氢的相容性问题。天然气中掺入氢气后,氢通过吸附、扩散等过程进入金属管材内部,部分被氢陷阱捕获,部分在晶格间扩散。进入金属管材内部的氢是影响管线钢服役性能的关键,因此,研究管线钢氢渗透行为具有十分重要的意义。本文从管线钢的氢渗透研究方法以及影响因素等方面综述了管线钢氢渗透行为的研究进展。     

铝合金和镁合金除氢方法及进展

由于铝合金及镁合金熔体熔炼过程中的大量吸氢而会严重影响合金的组织和性能,因此去除铝合金及镁合金熔体中的氢是一个非常重要的问题.本文详细总结了铝合金以及镁合金中氢的去除方法,最后指出了未来铝合金及镁合金中除氢方法的发展方向.     

塑性形变对4340钢中氢的富集及传输行为影响

采用渗氢试验和数值计算两种方法研究.了塑性形变对金属中氢的扩散和富集的影响,讨论了4340钢中的氢浓度与塑性形变大小、氢扩散时间及边界条件之间的关系.     

钛对药芯焊丝熔敷金属扩散氢的影响

通过添加不同量的钛铁到药芯焊丝中,并在不同保护气焊接的条件下,研究其对熔敷金属扩散氢的逸出和含量的影响.结果表明,保护气体氧化性的增加可以降低熔敷金属扩散氢,而保护气还原性的增加,则熔敷金属扩散氢含量也会相应增加;在药芯焊丝中加入一定量的钛铁,一方面TiO,Ti(C,N)颗粒会在熔敷金属中形成的不可逆氢陷阱,对氢产生捕获作用,可以降低熔敷金属扩散氢;同时,加入的钛铁会提高电弧气氛的还原性,这样会增加熔敷金属的扩散氢,所以适量的添加钛铁,使钛铁对焊接气氛的氧化性的影响和形成不可逆氢陷阱的作用之间合理的结合,能达到理想的降氢效果.

Abstract：

The effects of Ti content on diffusible hydrogen escape characteristic of deposited metal of flux cored wire were investigated by adding different quantities of Ti-Fe and in different protecting gas conditions. The results show that the oxidative susceptibility of protecting gas can decrease the diffusible hydrogen of deposited metal, and the grains of Ti and Ti(C,N) which exhibit irreversible hydrogen traps can also decrease the diffusible hydrogen of deposited metal. The rational adding Ti-Fe, which harmonized the oxidative susceptibility of welding atmosphere and formed the irreversible hydrogen traps, could obviously decrease the diffusible hydrogen of deposited metal.     

抗氢脆-高通量氢分离钒合金膜研究进展

体心立方(bcc)结构的第五族金属元素V具有高的氢渗透率和力学性能,且价格比Pd金属低。在此基础上开发的V基合金膜相比纯V有较高的抗氢脆性,有望成为未来商业应用中代替Pd-Ag的合金膜材料。本文对氢分离合金膜的渗透原理、韧性-脆性转变的氢浓度以及V基合金膜的渗透性能进行了综述并对未来发展趋势进行了简单的展望。     

Influences of misch metal on hydrogenstorage properties of FeTi_(1.3) alloy

lINTRODUCTI0NItiswellknownthattheFeTialloyhasmanyfavorablecharacteristicsforhydrogenstor-ageapplication,suchashighhydrogenstoragecapacity,goodthermodynamicspropertiesandlowmaterialcost.Buttheactivati0nbehavi0r0fFeTialloyisratherpoor.Ithastobeactivatedbyheatingupto670Kinahydrogenatmosphereorinvacuumlfollowedbycoolingt0roomtem-peratureandbyapplyinghigh-pressurehydro-gen['~'].PooractivationbehaviorofFeTial1oyhasimpededitsapplications.HowtomaketheactivationbehaviorofFeTiall0ybetterbecomesa…     

低碳钢焊接接头氢渗透与氢损伤行为分析

对退火态低碳钢焊接接头进行了电解充氢,得到了接头不同位置产生氢损伤的微观组织,用电化学方法测量了焊后接头不同位置的氢渗透曲线,计算了接头不同位置的扩散系数、稳态平均氢浓度和扩散氢含量,解释了低碳钢焊接接头的不同位置充氢产生氢气泡、氢鼓泡及氢致裂纹数目差异的机理.结果表明,母材处表征扩散系数远小于焊缝处,平均氢浓度远大于焊缝处,导致母材处的氢渗透与损伤行为较明显,表面溢出氢气泡和近表面产生的氢鼓泡数目远多于焊缝处,然而焊缝处由于塑韧性较母材差,焊接残余应力较大,产生较多氢致裂纹,多位于氢浓度较大的近表面,内部由于拘束较大而产生少数细长裂纹.     

Ti-Cr基合金的储氢性能及晶体结构

研究了Ti1＋xCr1.2Mn0.8（x=0．0，0．1，0．2，0．3）系和Ti1＋xCr1.2Mn0.8-6My（M=Fe，Ni，Cu，V，VFe；x=0．0，0．1；y=0．1，0．3）系AB2型合金的储氢性能和晶体结构．XRD结果表明，合金主相为C14（MgZn2）型Laves相，可以保证较高的吸、放氢量．通过A侧过化学计量以及B侧用Fe，Ni，Cu，V，VFe分别替代部分Mn，增加了点阵常数和晶胞体积，降低了P—C—T曲线的滞后．由相应数据寻找出适合于金属氢化物氢压缩机的高压端储氢合金．结果表明，合金TiCr1．2Mn0．5Fe0．3与Ti1.1Cr1.2Mn0.5Cu0.3具有良好的储氢性能和压缩特性，可以作为性能优良的高压端储氢合金．     

熔敷金属扩散氢逸出的数学模型

针对酒精法测氢中扩散氢从试样表面逸出的试验现象,根据菲克第一、第二定律,引入了表面氢传输系数h,在此基础上,建立了氢非稳态扩散时,利用试样的初始含氢量、扩散系数、表面氢传输系数及试样半径计算扩散氢逸出量-逸出时间关系曲线的数学模型。对实测的扩散氢逸出曲线的拟合结果表明,焊缝金属的表面状况对其中所含扩散氢的逸出行为有较大影响,是研究焊接接头氢扩散行为时必须考虑的因素。利用该数学模型成功解释了酒精法测氢中的一些试验现象,表明该模型具有良好的实用价值。     

镁基能源材料研究进展

作为最轻的金属结构材料,Mg合金在轻量化方面已经得到了越来越多的应用。Mg具有较低的电极电位及储氢量较大的特点使得Mg在能源材料方面发挥越来越重要的作用。综述了Mg作为储氢材料和电池材料的研究进展,着重介绍了Mg基储氢材料的性能改善、制备方法等,同时对Mg二次电池和燃料电池体系进行了简要介绍。此外,还较详细地介绍了具有高容量储氢性能的Mg基复杂氢化物的研究现状及结果。     

有机液体储氢技术中催化剂应用的研究进展

近年来,随着氢能的快速发展,储氢问题日益突出。有机液体储氢技术凭借其高密度、高储氢效率、高安全性的等优势,在氢气储运市场占据一席之地。目前,国外对此项技术的研究和应用较多,而国内的研究报道较少,应用也几近空白。本文主要介绍了有机液态储氢技术优势及难点,重点对目前国内外研究现状进行了阐述。通过对国内外加氢、脱氢贵金属催化剂和非贵金属催化剂研究现状的介绍,将为开发高效低成本加氢脱氢催化剂,研究最适宜的加氢与脱氢条件,推动液态有机物储氢技术大规模的应用与发展,提供可能性。     

塑性形变对4340钢中氢的富集及传输行为影响

采用渗氢试验和数值计算两种方法研究．了塑性形变对金属中氢的扩散和富集的影响，讨论了４３４０钢中的氢浓度与塑性形变大小、氢扩散时间及边界条件之间的关系．     

Several important problems of chemical metallurgy in arc welding

Ｓｅｖｅｒａｌｉｍｐｏｒｔａｎｔｐｒｏｂｌｅｍｓｏｆｃｈｅｍｉｃａｌｍｅｔａｌｌｕｒｇｙｉｎａｒｃｗｅｌｄｉｎｇ￥ＹｏｕＡｉｑｉｎｇａｎｄＸｕｅＳｏｎｇｂａｉ（ＨａｒｂｉｎＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＷｅｌｄｉｎｇ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ...