硼含量对有序态Ni3Fe合金中氢扩散的影响

采用阴极充氢和真空拉伸方法,研究了硼含量对氢原子在有序态Ni_3Fe合金中扩散的影响。结果表明,当合金中硼含量C_B≤0.06%(质量分数)时,氢原子在有序态Ni_3Fe合金中的扩散系数随C_B的增加而逐渐降低,而扩散激活能逐渐增大。当C_B0.06%后,氢原子的扩散系数随C_B的增加而变化很小,而扩散激活能略有减小。原子探针层析方法证实了硼原子在有序态Ni_3Fe合金中晶界处发生偏聚。对比研究硼含量对有序态Ni_3Fe合金中氢扩散系数及对合金在氢气环境中氢脆因子的作用,确认硼原子降低有序态Ni_3Fe合金在氢气环境中的氢脆敏感性的机理,是硼原子降低了氢原子在合金中的沿晶扩散系数。     

钛合金中氢化物应力的再取向

在拉应力为50-200MPa和150-400℃温度循环条件下，研究了应力和温度循环次数对T225合金中氢化物再取向程度的影响．结果表明，随着应力的增大和温度循环次数的增加，T225合金中氢化物再取向的程度提高．氢化物发生再取向时的应力存在一个阈值，当应力低于这个阈值时，即使增加温度循环次数，氢化物再取向也不明显；当应力大于应力阈值时，氢化物应力再取向的程度与应力和温度循环次数的关系式为：Rσ=0．735exp[0．0167N^0.224（σ-σth^N）]．应力阈值随着温度循环次数的增加而降低，它们之间的关系为σth^N=101＋60exp（-0．2N）．     

硼含量对有序态(Fe,Co)3V合金环境氢脆的影响

通过在真空和氢气环境下的拉伸实验,研究了硼含量对有序态(Fe,Co)_3V合金力学性能和环境氢脆的影响。结果表明,当在有序态(Fe,Co)_3V合金中添加0.02%B(质量分数)时,相对于无硼合金,合金的晶粒尺寸减小了27.5%,合金在真空和氢气中的抗拉强度和延伸率均达到最大值;而当硼含量继续增加时,合金的晶粒尺寸、合金在真空和氢气中的力学性能均保持不变。无硼有序态(Fe,Co)_3V合金在氢气中呈现严重的环境氢脆,当在合金中添加0.02%B后,合金氢脆因子降低了34.4%,合金的断口形貌由完全沿晶断口转变为穿晶和沿晶的混合断口;当合金中的硼含量继续增加时,合金的氢脆因子不再降低,恒定在50%左右,即硼原子只能部分抑制有序态(Fe,Co)_3V合金在氢气中的环境氢脆。     

氢陷阱对纯净钢SM490B中氢扩散行为的作用

利用电化学氢渗透法研究了氢陷阱对纯净钢SM490B中氢扩散的影响,研究结果表明,在SM490B钢中不可逆氢陷阱对氢的表观扩散系数没有影响,但会延长氢原子的穿透时间,而可逆氢陷阱则降低了氢的表观扩散系数.当氢渗透电流密度小于8 mA/cm2时,随充氢电流密度增加,氢原子的表观扩散系数随之增大;当氢渗透电流密度大于8 mA/cm2后,随着氢渗透电流密度的增大,氢在SM490B钢中的表观扩散系数保持恒定.在温度30℃时,氢原子在无氢陷阱的纯净钢SM490B理想晶格中的扩散系数为3.97×10-5cm2/s.     

20g纯净钢中氢陷阱对氢扩散系数的作用

对理想晶体中的H扩散通量与充H时间的关系式进行修正,并用修正后的公式直接从实验数据中拟合H在材料中的扩散系数和穿透时间,结果表明,用理想晶体中H扩散通量随充H时间变化的修正关系式可以表征实际材料在电化学充H过程中的H原子扩散通量随充H时间变化的关系曲线,也可以用以研究实际材料中H陷阱对H原子扩散系数的作用.用修正后的公式对20g纯净钢电化学充H实验数据进行最小二乘法拟合,直接得到H原子在不同H陷阱状态20g纯净钢中的扩散系数和穿透时间.拟合结果显示:20g纯净钢中的不可逆H陷阱对H原子的扩散系数没有影响,只是延长了H原子的穿透时间,而可逆H陷阱则降低了H原子的扩散系数.     

静态及动态充氢对SM490B纯净钢拉伸性能的作用

用拉伸的方法研究了静态充氢和动态充氢对SM490B纯净钢力学性能的作用,结果表明:随着充氢电流密度的增加,试样的延伸率连续降低。动态充氢试样的氢致塑性损失明显大于静态充氢拉伸试样的氢致塑性损失。氢原子提高了试样的屈服强度,而试样的抗拉强度随电流密度增大而减小。随着充氢电流密度的增加,静态拉伸试样的断口均为韧窝状,而动态拉伸试样的断口形貌由韧窝状向准解理状变化。     

硼含量对Ni_3(Si,Ti)合金在空气中环境氢脆的作用

研究了硼含量对Ni_3(Si,Ti)合金的相组织、合金在真空和空气环境中的力学性能及环境氢脆敏感性的作用。结果表明,Ni_3(Si,Ti)合金的晶粒尺寸随合金中硼含量增加而降低;微量(CB≤0.02%)硼原子有效提高了合金在空气中的力学性能,与无硼Ni_3(Si,Ti)合金相比,添加0.005%硼可使合金在空气中的延伸率提高198%。当硼含量为0.02%时,合金在真空和空气中的抗拉强度和延伸率均达到最大值,合金的断口形貌为完全韧窝状断口,合金的氢脆因子降至1.5%,硼原子基本上抑制了Ni_3(Si,Ti)合金在空气中的环境氢脆。当合金中硼含量大于0.02%后,Ni_3(Si,Ti)合金中析出Ti B2相。而且,随着硼含量的(CB0.02%)增加,Ti B2相的数量随之增多,合金在真空和空气中的力学性能随之降低,在空气中的氢脆因子随之升高,合金在空气中的断口形貌由完全韧窝状断口又转变为穿晶与解理的混合断口。     

耐硫化氢腐蚀钢在硫化氢介质中的腐蚀行为

采用电化学方法、X射线光电子能谱仪和扫描电镜等方法对抗硫化氢腐蚀的套管钢BG110S在含饱和硫化氢的NACE溶液中的腐蚀行为进行了研究。结果表明:耐硫化氢腐蚀钢在25℃含饱和硫化氢的NACE溶液中与硫化氢发生了反应,形成双层结构的腐蚀产物膜,外层是以四方晶系FeS为主的腐蚀产物膜,内层为铬、铜等合金元素硫化物的腐蚀产物膜;腐蚀产物膜能够阻挡基体合金元素与硫化氢发生进一步的腐蚀反应,降低了氢原子渗透量,从而提高了耐硫化氢腐蚀钢的抗硫化氢腐蚀的性能。     

电子能量损失谱在Ni3Fe的环境氢脆机理研究中的应用

已有很多研究表明长程有序对金属间化合物的环境氢脆造成显著的影响[1,2]. Ni3Fe合金是一种典型的,不含活性元素且易于得到完全无序和有序状态的金属间化合物,它在室温下无序态和有序态都有一定的塑性,几乎不存在由晶界引起的本征脆性,所以它是研究有序转变对环境氢脆敏感性影响的模型合金.关于金属间化合物的环境氢脆影响机制的说法目前尚无定论,一般认为,氢气在合金表面催化裂解,原子氢在合金表面形成以及吸附进入合金是导致最后的氢脆的反应控制步骤.而氢气在合金表面的催化反应又是与合金表面的电子结构息息相关的.电子能量损失谱是一种相对于常规X射线显微分析来说更为先进的,可用于微区电子结构分析的方法.     

Laboratory for Microstructures, Shanghai University, Shanghai 200072, China

用气相充氢法研究了Ti-6Al-4V合金在初始氢气压力为0.012、0.04和0.07 MPa,温度为800、850和900℃条件下充氢过程中的氢扩散动力学。结果表明,在不同的初始氢气压力和充氢温度下,合金中的平均氢浓度随充氢时间的变化呈现指数关系,由此可见Ti-6Al-4V合金的充氢过程受氢原子的扩散所控制。通过求解扩散方程得到,氢在Ti-6Al-4V合金中的表观扩散激活能为32.80 kJ/mol,此激活能为氢在Ti-6Al-4V合金相中的扩散激活能。