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。