Nb-Ni-Ti三元合金渗氢膜的研究进展

Nb-Ni-Ti三元合金具有较低的成本、较高的氢渗透性、良好的抗氢脆性及热稳定性,被认为是新一代在高温氢分离应用中的首选膜材料之一。简要回顾了氢分离渗透膜在近年来的发展历史,总结了目前Nb-Ni-Ti合金系氢分离渗透膜的制备技术;同时结合笔者在本领域的研究,着重分析了该合金系氢分离渗透膜的氢渗透理论及影响因素;最后展望了Nb-Ni-Ti三元合金系氢分离渗透膜的发展趋势。

一种氢渗透模型的构建及其在Nb基渗氢合金中的应用

基于Fick第二定律,推导出了一种新的氢渗透数学模型,并成功编制了相应的Matlab计算程序。根据该模型,建立了一种计算Nb基渗氢合金氢扩散系数和溶解系数的新方法;通过对Nb基合金在不同温度下的实例计算,并与实验和文献结果相比较,证实了本模型的可行性和有效性。

高校材料成型专业教学的实践与探讨

针对目前社会对高素质应用型人才的需求,就地方高校材料成型专业教学改革做有益的探讨和尝试,其中包括传统教学与多媒体教学相融合、加强实践能力培养,提高专业教学质量和建立多元化的评价方法等方面,以期达到该专业课程的教学效果和目的,提高学生的学习兴趣,开阔学生的思维,从而培养创新性的应用型人才。

材料成型及控制工程专业实验教学的改革探索

在分析材料成型及控制工程专业实验教学现状的基础上,以培养具有创新精神的应用型专门人才为目标,逐步建立健全开放式实验教学平台,以学科竞赛为导向,通过增加综合性、创新性实验环节来改革教学内容。通过对实验教学的多个环节进行改革探索,学生的实践创新能力得到明显提升。

试论物流企业会计核算的现状及对策——以华宇医药物流为例

当今社会，我国经济发展速度突飞猛进，经济收入也是与日俱增。在这样的社会环境中．物流企业也将登上社会的舞台，成为促进社会经济发展的一个新的亮．蕞．作为华字医药物流企业也将与世界同步，一起成长与发展。然而，任何新的生命力都要经历很多的挫折与历练。因此，华宇医药物流企业也不侧外，它正处于成长发展的起步阶段，物流企业经济业务的核算也有它的局限性。因此，在会计核算方面的问题也就被逐渐凸显出来，本文将把隼宇医药物流企业会计核算的现状问题进行分析总结，与此同时对这些棘手问题加以完善并提出相应的建议与对策。

V-Ti-Fe三元合金显微组织、氢传输行为及耐蚀性能研究

Nb-Ti-Fe双相合金已被证实具有优异的渗氢性能,有望成为替代传统Pd膜的渗氢材料。V和Nb同属于5B族,具有类似的物理化学性质,但是,V-Ti-Fe双相合金组织转变规律和渗氢性能至今无人研究。基于此,本工作对V-Ti-Fe三元合金的显微组织和渗氢行为开展了详细研究,并探索了热处理和电化学腐蚀对改善渗氢性能的可能性。研究结果表明:V-Ti-Fe三元合金体系中存在一个包共晶凝固反应,即L+TiFe_(2)→Bcc-(V,Ti)+TiFe(1626 K)。液相面投影图中存在三个相区,分别为TiFe相区、TiFe_(2)相区和Bcc-(V,Ti)相区。其中,TiFe相区合金室温组织由初生TiFe相和{Bcc-(V,Ti)+TiFe}共晶结构组成,TiFe_(2)相区合金室温组织由初生TiFe相、TiFe_(2)相和Bcc-(V,Ti)相构成,Bcc-(V,Ti)相区合金室温组织由初生Bcc-(V,Ti)相和TiFe相组成,渗氢性能测试证实了该系合金抗氢脆性能较弱。具体来说,上述三区域内部铸态合金在渗氢实验前均发生了不同程度的破碎,仅V_(2.5)Ti_(62.5)Fe_(35)合金能够渗氢,不过,该合金在渗氢后期发生断裂。最后,本工作采用电化学腐蚀和真空热处理两种方法改善该合金体系的渗氢性能,其中,V_(2.5)Ti_(62.5)Fe_(35)合金具有较高的耐腐蚀性能,经热处理后该合金的渗氢性能明显提升,其在623 K下的氢渗透性能为1.03×10^(-9)mol H_(2)m^(-1)·s^(-1)·Pa^(-0.5)。

Nb-Ti-Co氢分离合金优化设计和渗氢性能:I.合金相图和渗氢成分区域构建

基于CALPHAD方法和Thermo-Calc软件构建了Nb-Ti-Co三元合金富Nb角相图,而后结合微观偏析统一模型研究58种合金的凝固路径,探讨固相反扩散系数和冷却速率对凝固路径的影响规律,并利用Bridgman定向凝固实验对其验证,最后通过SEM和XRD观察上述合金的微观结构,并与数值模拟计算结果进行比较,建立了Nb-Ti-Co相图中的渗氢成分区域。结果表明:1)Nb-Ti-Co三元合金相图富Nb角存在两个三元四相平衡反应,分别为L+α-Nb→TiCo+Co_6Nb_7(1225.35℃)和L+TiCo→α-Nb+Ti_2Co(1099.06℃);2)Nb相区中至少存在四种不同的凝固路径,分别为(L+α-Nb)、(L+α-Nb)→(L+α-Nb+Co_6Nb_7)→(L+α-Nb+Co_6Nb_7+TiCo)、(L+α-Nb)→(L+α-Nb+TiCo)和(L+α-Nb)→(L+α-Nb+TiCo)→(L+α-Nb+TiCo+Ti_2Co);3)冷却速率(R_f)对渗氢区域内合金凝固路径影响较小,相反,固相反扩散系数(Ф)对其凝固路径影响较大;4)渗氢区域内合金显微组织中初生α-Nb相体积分数随着Nb含量和Ti/Co比率的增加而增加,相反,两相共晶体积分数随之而降低。

Nb-Ti-Co氢分离合金优化设计和渗氢性能:Ⅱ.渗氢性能和机理

系统研究Nb-Ti-Co三元合金系富Nb角相区渗氢成分区域内27种合金(膜)在523～673 K下的渗氢性能,并与Nb-Ti-Ni合金和纯Pd进行比较;而后分析区域内代表性合金(18~#, 17~#, 25~#, 24~#和33~#)的持久性能、氢溶解和氢扩散特性,并结合"电阻模型"详细探讨Nb-Ti-Co合金(膜)的渗氢和抗氢脆机理。结果表明:在原有渗氢成分区域内排除六种氢脆合金后,重构渗氢区域,即区域Ⅲ',该区域内18#合金(Nb65Ti20Co15)在673 K下具有最大的渗氢系数,为4.12×10^(-8) mol/(m·s·Pa1/2),其余合金按照渗氢系数高低(取前三)的排列顺序依次为17~#、25~#和24~#,三者渗氢系数分别为3.99×10^(-8)、3.72×10^(-8)和3.58×10^(-8) mol/(m·s·Pa^(1/2));区域内33#、24#和18#合金的氢溶解和氢扩散系数依次增加,18#合金的氢溶解和氢扩散系数为15.6 mol/(m^3·Pa0.5)和26.4×10^(-10) m^2/s,分别是33#合金的1.16和1.35倍;区域Ⅲ′内合金渗氢系数的增加(Ф_(18#)>Ф_(24#)>Ф_(33#))归结于同时增大的氢溶解和扩散系数,但后者起主要作用,18#合金的氢扩散激活能较低,氢原子容易跃迁,因此,该合金具有相对较高的氢扩散系数。

LiNH_2-MgH_2-LiH体系储氢性能及其机理研究

基于2LiNH_2-MgH_2二元体系,利用机械球磨法制备了3LiNH_2-MgH_2-2LiH三元体系,并研究了其放氢性能和机理。结果表明,LiH的添加明显改善了材料的微观结构,抑制了样品颗粒团聚,进而使放氢温度降低了30℃。与二元体系相比,在300℃下放氢量增加了21%,同时成功抑制了副产物氨气的释放。对三元体系添加KH进行催化改性,使得材料的放氢温度进一步降低。此外,对材料的放氢性能与固体样品的热扩散性能之间建立了关联,阐述了随热扩散系数的增加,材料的放氢性能随之提高的机理。

Al_(2)O_(3)/LiAlO_(2)表面包覆改性LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_(2)三元正极材料研究

三元正极材料因比容量高、成本低和较为环保而备受研究者的关注和青睐,但其循环稳定性与倍率性能较差。通过固相包覆法制备了纳米Al_(2)O_(3)以及LiAlO_(2)包覆的LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_(2)材料,对所制备材料的结构及形貌进行系统表征,结果表明,两种包覆均在保持正极材料结构的基础上成功形成了表面包覆层。电化学性能测试表明,用质量分数为1%的Al_(2)O_(3)包覆时,其初始放电容量从原始材料的159 mA·h·g^(-1)提升至162.57 mA·h·g^(-1),循环35次的容量保持率由74.38%提升至94.89%;用质量分数为3%的LiAlO_(2)包覆时,初始放电比容量提升至164.85 mA·h·g^(-1),前35次的容量保持率较未包覆材料均有所提高。此外,经包覆后正极材料循环性能和倍率性能均有所提高,电压衰减和电化学阻抗降低,说明Al_(2)O_(3)或LiAlO_(2)包覆均能提高正极材料的离子电导率和结构稳定性。

大创项目对本科生科技论文写作能力的影响

撰写科技论文的能力是培养创新型材料类本科生的重要目标之一。基于此,作者结合自身指导大学生创新创业计划项目的过程中得到的经验,谈论了大学生创新创业计划项目对本科生科技论文写作能力培养的重要性,揭示了大学生创新创业计划项目对科技论文选题、大学生文献阅读以及科技论文写作要领等方面的影响,进而提升大学生科技论文写作能力。

Nb-Ti-Fe渗氢合金成分优化设计和氢传输性能研究

目前,围绕ⅤB族金属(Nb、V和Ta)及其合金开发廉价和高渗氢性能的合金膜材料成为研究的热点。基于此,本工作围绕Nb-Ti-Fe渗氢合金体系,即Nb_(10)Ti_(50+x) Fe_(40-x)和和Nb_(15)Ti_(45+x) Fe_(40-x)(x=0,5,10)合金,开展了一系列研究。首先通过SEM、EDS和XRD等对其显微结构特征进行了表征,在此基础上,利用氢渗透测试仪和Devanathan-Stachurski型电解池测量上述合金的氢传输性能,如氢渗透、氢扩散和氢溶解性能,最后阐明了合金成分、组织、氢传输性能之间的本征关系。研究结果表明,六种Nb-Ti-Fe三元合金均具有双相结构特征,即由TiFe相和α-Nb相组成,尽管个别成分中含有少量的NbFe相。此外,上述合金中,随着Ti/Fe比率的升高(即x值↑),共晶相体积分数增大,相反,初生TiFe相含量减少,伴随上述变化,合金的氢渗透性能变好,但抗氢脆性能变差,上述结果进一步证实了组织中的初生TiFe相和共晶相起抗氢脆作用,而α-Nb固溶体相起渗氢作用。Nb_(10)Ti_(55) Fe_(35) 合金在673 K下具有最优的渗氢性能,即:其氢渗透系数为3.28×10^(-8) mol H_(2) m^(-1)·s^(-1)·Pa^(-1/2),是相同实验条件下纯Pd的2.1倍。上述结果还远高于文献报道中的Nb_(12)Ti_(52)Fe_(36)(2.9×10^(-8) mol H_(2) m^(-1)·s^(-1)·Pa^(-1/2))。本工作证实了成分优化设计可以很好地调控合金的显微组织结构,进而获取综合性能良好的Nb-Ti-Fe渗氢合金。

5B族(Nb,V和Ta)合金渗氢膜的研究进展

氢气是一种可持续发展的清洁能源载体,具有热值高、零污染等优点,近年来成为全球各国争相探索的焦点。传统氢制备技术(如天然气水蒸气重整制氢)制备的成品氢中均含有不同程度的杂质气体,因此,渗氢(或氢提纯)成为制取纯氢的一个重要环节。近30年,钯及其合金已被成功开发,但是其价格昂贵,亟待开发价格低廉且渗氢性能优异的新型金属膜材料。为了解决该问题,5B族金属(Nb、V和Ta)及其合金膜由于具有较低的价格和较高的渗氢性能而备受关注,各国学者对其开展了大量的研究工作。基于此,本文首先总结了上述合金膜近10年来的发展历程,并分别对各合金体系进行概括;其次,分析比较了上述合金膜的制备工艺,并结合其对合金渗氢性能的影响进行了阐述;最后,总结了影响上述合金膜氢渗透性能的关键因素,并展望其在未来氢分离研究中的发展趋势。

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

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。

Nb-Ti-Co氢分离合金的显微组织和耐腐蚀性能

目前,传统商业用氢分离合金Pd膜资源稀缺且价格昂贵,亟待开发新型氢分离合金膜,Nb-Ti-Co合金可以很好地满足上述要求。不过,上述合金膜过滤的混合气体中常常混有少量的酸性气体,如CO_(2)、H_(2)S和HCl等,对合金膜造成不同程度的腐蚀。到目前为止,关于氢分离合金膜耐腐蚀性能的研究鲜有报道,合金组织和耐腐蚀性能之间的关系尚未建立。基于此,本工作针对Nb-Ti-Co氢分离合金的显微组织和耐腐蚀性能开展了一系列研究,首先利用扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)等设备研究了合金显微组织结构,得出其与合金成分之间的本征关系;其次,通过一系列电化学实验测量了上述合金膜的耐腐蚀性能,阐明了其随合金成分和组织(或相结构)变化的变化规律;最后,利用X射线电子能谱(XPS)等设备分析了合金腐蚀后表面元素的价态变化,提出了Nb-Ti-Co合金的耐腐蚀机理。结果表明:除Nb_(30)Ti_(35)Co_(35)合金之外,其他合金均由初生α-Nb相和共晶相(α-Nb+TiCo)构成,并且,前者体积分数随着Nb含量和Ti/Co比率的增加而增加,后者随之降低;伴随上述变化,腐蚀电流(I_corr)逐渐增加,相反,腐蚀电压(E_(corr))逐渐减小,上述二者与初生Nb相体积分数之间的关系分别为:E_(corr)=-0.25259-1.30818×10^(-4)e^(V_(bcc-Nb)/-11.01588)和I_corr=2.10147+3.51536×10^(-5)e^(V_(bcc-Nb)/-3.94597)。另外,腐蚀后Nb、Ti和Co元素易于在合金表面富集并生成Nb_(2)O_5、TiO_(2)和CoO氧化层,并伴随着氧化还原、析氢和复分解反应,促进腐蚀的进一步发生,上述反应过程首次揭示了高Nb含量合金耐腐蚀性能相对较弱的根本原因。

谈七年级班主任的作用——在小学到初中过渡中

七年级班主任工作在使小学生到初中生迅速过渡和转变过程中,有着重要地位和作用,了解掌握学生心理特点、张扬学生个性、尊重学生主体地位,发挥学生特长又是工作中的关键所在。

Nb-Ti-Fe合金的组织和耐腐蚀性能及置氢前后的显微硬度研究

Nb-Ti-Fe滤氢合金膜具有高的氢渗透性能和价格较低的优势而受到广泛关注。然而,截至目前,关于该合金膜耐腐蚀性能的研究较少有人报道,合金组织和耐腐蚀性能之间的关系尚未建立。基于此,本工作对Nb-Ti-Fe氢分离合金的显微组织、耐腐蚀性能和置氢前后显微硬度开展了一系列研究。研究结果表明:Nb_(10)Ti_(50+x)Fe_(40-x)和Nb_(15)Ti_(45+x)Fe_(40-x)(x=0,5,10,15)两组合金中,当x<10,合金显微组织由初生α-Nb相和共晶(α-Nb+TiFe)相构成,当x>10,合金显微组织中初生相为TiFe相。当x=10时,少量的初生α-Nb相存在于Nb_(10)Ti_(60)Fe_(30)中,但该相在Nb_(15)Ti_(55)Fe_(30)合金中消失,取而代之的是共晶(α-Nb+TiFe)相。其次,上述合金经电化学腐蚀后,表面生成一层极薄的氧化物覆盖层,组分为Nb_(2)O_(5)、TiO_(2)、Nb_(2)C和Fe_(2)O_(3),腐蚀性能与相种类、成分紧密相关,Nb_(10)Ti_(65)Fe_(2)5合金(4#)的耐腐蚀性能较强,含有FeNb相较多的Nb_(15)Ti_(45)Fe_(40)合金(5#)耐腐蚀性能最低。另外,上述合金的置氢性能随着Ti/Fe原子比的增加而逐渐提高,相反,其维氏硬度值先降低而后增加,合金的平均硬度值分布在520HV~570HV之间,且组织中各相显微硬度值排列顺序由小到大为共晶(α-Nb+TiFe)、TiFe、α-Nb、FeNb,置氢后合金硬度降低原因是氢原子的引入促进位错增殖以及促使双扭折形核造成内部缺陷。

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.

Al-11.80Cu-24.22Mg三元包共晶合金的凝固机制

采用液淬方法对Al-11.80Cu-24.22Mg(质量分数,%)三元包共晶合金在不同温度下淬火,而后,对其相组成和凝固组织进行了研究,对凝固组织的演化规律以及凝固机制进行了分析.实验结果表明,该合金凝固过程中确实发生了三元包共晶反应,初生相为S相(Al_2CuMg),包共晶组织为α-Al相和T相(Al_6CuMg_4)组成,最终凝固组织由残余初生S相、包共晶组织(α-Al+T)、两相共晶(α-Al+T)及三相共晶(α-Al+T+β)组成;虽然包共晶组织中和两相共晶中含有相同的相,即α-(Al)相和T相,但二者的组织形态不同,包共晶组织呈"条带状",而两相共晶呈规则的"蛛网状"和"球状".此外,三元包共晶反应时,包共晶组织依附于初生S相的周围生长,随着冷却速率的增加,三元包共晶反应变慢甚至被抑制,致使初生S相剩余而滞留在基体中.

基于Thermo-Calc和微观偏析统一模型对Al-6.32Cu-25.13Mg合金凝固路径的预测

采用微观偏析统一模型并耦合Thermo-Calc研究了Al-6.32Cu-25.13Mg(质量分数,%)合金在不同冷却速率Rf和固相反扩散系数F下的凝固路径.结果表明:冷却速率对合金的凝固路径影响较小,即不同冷却速率下合金的凝固路径均为:(L+a)→(L+a+T)→(L+a+b+T);固相反扩散系数对合金的凝固路径影响较大,当F由0逐渐增大至1时,合金的凝固路径由(L+a)→(L+a+T)→(L+a+b+T)逐渐过渡为(L+a)→(L+a+T);随着Rf的降低,显微组织中初生相体积分数Va基本不变,两相共晶体积分数V2E增大而三相共晶体积分数V_(3E)减少,上述参数满足:V_(2E)=-2.5lg Rf+64.9,V3E=2.5lg Rf+22.12,F的增加使得显微组织中的Va和V2E变大而V3E变小.结合实验研究了Al-6.32Cu-25.13Mg合金在上述不同冷却速率下的凝固路径及各相体积分数,结果显示,实验结果与模拟结果吻合较好.