Ti-V-Fe系储氢合金的相结构及吸放氢特性

系统研究了Ti100-x-yVxFey(x=54,49,44;y=5,7.5,10)储氢合金的相结构及其吸放氢性能。XRD及SEM分析表明,Ti41V54Fe5合金由体心立方(BCC)结构的固溶体主相和少量的α-Ti第二相组成;而Ti43.5V49Fe7.5和Ti46V44Fe10合金均为单一的BCC固溶体相。储氢性能测试表明,3种合金的动力学性能均很好,在室温和4MPa初始氢压条件下,无需氢化孕育期就能快速吸氢;经4次~5次吸放氢循环即能活化,仅2min^3min就能吸氢饱和达到最大吸氢量363.7ml/g^372.4ml/g;在300℃和0.1MPa放氢终压条件下,合金的放氢量在220.3ml/g^238.5ml/g之间。在所研究的合金中,Ti46V44Fe10合金的综合性能最佳,经4次吸放氢循环即活化,室温最大吸氢量可达372.4ml/g,放氢量达到238.5ml/g。

新疆巴楚地区负异常特征分析

新疆巴楚地区处于塔里木盆地中央隆起西北部巴楚隆起区,属于塔里木大火成岩省,该区地表大部分被第四系覆盖,在巴楚县盐场附近有地层和岩体出露。瓦吉里塔格钒钛磁铁矿区坐落于此,磁铁矿体赋存于著名的超基性—碱性杂岩体中。在20世纪50年代,中国自然资源航空物探遥感中心在塔里木盆地地区进行航空磁力测量时首次发现了该异常;后经地面查证.

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)。

峨眉山大火成岩省含钒钛磁铁矿镁铁-超镁铁质侵入体中磷灰石主量元素地球化学特征及成岩成矿条件

峨眉山大火成岩省红格、攀枝花及太和镁铁-超镁铁质侵入体赋存有超大型Fe-Ti-V氧化物矿床,对其磷灰石主量元素地球化学特征的研究可以揭示其成岩成矿条件。红格、攀枝花及太和侵入体磷灰石晶体具有富F(0.94%~1.83%)、贫Cl(0.10%~0.66%)、贫SO_(3)(<0.25%)的特征。F含量与Cl含量呈负相关,与F/Cl比值呈正相关;而SO_(3)含量与F之间的相关性不明显。与攀枝花及太和侵入体含矿辉长岩样品中磷灰石晶体相比,红格侵入体含矿橄榄单斜辉石岩和单斜辉石岩样品中磷灰石晶体F含量和SO_(3)含量较高,Cl含量较低。根据磷灰石中卤素组分和硫含量可推算与之平衡的岩浆熔体中的相应值。研究表明攀枝花侵入体与磷灰石平衡的岩浆中Cl含量最高;红格母岩浆中S含量高于攀枝花及太和。红格侵入体单斜辉石岩与橄榄单斜辉石岩相比,Cl含量较低,表明红格侵入体中发生了脱气作用。由于不同侵入体磷灰石δCe与SO_(3)含量之间没有明显的相关性,因此峨眉山大火成岩省不同侵入体磷灰石中SO_(3)含量高低可能与熔体中的S含量相关。磷灰石F/Cl比值较高,揭示峨眉山大火成岩省地幔源区存在俯冲沉积物质的混入。

球磨改性处理对Ti_(46)V_(44)Fe_(10)合金相结构和吸放氢性能的影响

研究了不同条件下机械球磨改性处理对Ti46V44Fe10储氢合金相结构和吸放氢性能的影响.X射线衍射及扫描电镜分析表明:Ti46V44Fe10铸态合金由单一的体心立方(BCC)结构的固溶体组成;经过1 h的干法球磨(未添加四氢呋喃THF)后,合金中出现了微量的α-Ti第二相,主相晶胞体积减小,合金颗粒明显减小并发生团聚;经过0.5、1、20 h的湿法球磨(添加THF)后,合金中分别出现了含量不等的α-Ti第二相,主相晶胞体积逐渐减小,颗粒尺寸明显减小.储氢性能测试表明:球磨改性处理能有效地改善合金的活化性能,活化次数由球磨前的4次降至球磨后的1～2次;短时间(0.5 h,1 h)湿磨还能改善Ti46V44Fe10合金的吸放氢容量;但1 h干磨和20 h湿磨则会明显降低合金的吸放氢容量.

（Ti0．1V0．9）1-xFex（x=0～0．06）合金的相结构及储氢性能

系统研究了(Ti0.1V0.9)1-xFex(x=0、0.02、0.04、0.06)合金的相结构及其储氢性能。XRD及SEM分析表明,所有合金均由单一的体心立方(BCC)结构的钒基固溶体相组成;随着Fe含量的增加,合金的点阵常数呈线性递减,晶胞体积也随之逐渐降低。储氢性能测试表明,该系列合金的动力学性能均比较好,在10℃和4MPa初始氢压条件下,合金无需氢化孕育期就能吸氢。随着Fe含量从x=0增加至x=0.06,合金的活化性能得到改善;10℃最大吸氢量则从509.5ml/g逐渐降至424.8ml/g;而50℃有效放氢量先升后降,并在x=0.04时达到最高值255.6ml/g。在所研究的合金中,Ti0.096V0.864Fe0.04合金具有最佳的综合性能,经2次吸放氢循环即可活化,10℃最大吸氢量为494.5ml/g,50℃有效放氢量达到255.6ml/g。

(Ti_(0.1)V_(0.9))_(100-x)Fe_x(x=0～6)储氢合金的微观结构及储氢特性

研究了(Ti0.1V0.9)100-xFex(x=0～6)合金的微观结构及其吸放氢特性。微结构分析表明,合金均由单一的体心立方(bcc)结构的钒基固溶体相组成;合金的点阵常数随着Fe含量的增加呈线性递减,晶胞体积也随之逐渐降低。储氢性能测试表明,所有合金的动力学性能均比较好,在10℃和4MPa初始氢压条件下,合金无需氢化孕育期就能吸氢。随着Fe含量从x=0增加至x=6,合金的活化性能得到改善;10℃最大吸氢量从509.5ml/g逐渐降至424.8ml/g;50℃有效放氢量先升后降,并在x=4时达到最高值255.6ml/g。在所研究的合金中,Ti9.6V86.4Fe4合金具有最佳综合性能,经2次吸放氢循环即可活化,10℃最大吸氢量为494.5ml/g,50℃有效放氢量达到255.6ml/g。

TiVFe基固溶体合金的储氢研究进展

综述了Ti-V-Fe基固溶体合金的储氢研究现状,结果表明合金成分的调整与合金储氢量和平台特性密切相关。同时,分析了VFe合金替代纯V的研究进展,这种替代会对合金的储氢性能产生极大的影响。指出了Ti-V-Fe基固溶体合金今后的研究方向,并提出将VFe合金中Al,Si,O等杂质元素对Ti-V固溶体储氢性能的影响作为研究重点。

非常规过渡金属硫化物加氢催化剂研究进展

文章回顾了V基、Nb基、Ti基和Fe基等非常规过渡金属硫化物加氢催化剂的研究现状,分析了各类非常规过渡金属硫化物加氢催化剂的特点和发展前景,相较于其他催化剂,Fe基催化剂不仅具有较高的加氢脱硫活性,还具有环境友好、储量丰富和廉价易得等优点,可有效降低催化剂成本,有望未来在渣油加氢领域发挥较大作用。

CuNi-VTiFe复合型矿化镁铁-超镁铁杂岩体岩相学及岩石地球化学特征:以新疆北部为例

铜镍硫化物矿床和钒钛磁铁矿矿床是镁铁-超镁铁杂岩重要的矿床类型,但二者共生的情况在国内还不多见。新疆北部这类铜镍-钒钛铁复合型矿化岩体较为发育,目前已发现有香山、牛毛泉、土墩南和哈拉达拉等4个岩体属于此类。它们的成岩时代多集中在早二叠世,出露面积在2.8～22km^2,介于通道型铜镍矿化小岩体和大型层状岩体之间,韵律构造发育;岩石组合为超基性-基性-中性岩类,以出现浅色的闪长岩或淡色辉长岩为特点,岩石中金属矿物氧化物(钛铁矿、磁铁矿)和硫化物(黄铁矿、磁黄铁矿、黄铜矿,有时有镍黄铁矿)共存和共生;含矿岩石组合和岩石化学特征与典型铜镍硫化物矿床和钒钛磁铁矿矿床相比,具有重叠和过渡特征;稀土和微量元素特征反映出杂岩体不同岩石类型可能具有相同或相似岩浆来源,是经过强烈分异和演化的产物。新疆北部这类复合型矿化,与北疆地区典型铜镍矿床和典型钒钛磁铁矿矿床,共同构成了新疆北部后碰撞幔源岩浆矿床成矿谱系。

新疆香山铜镍钛铁矿区两个镁铁-超镁铁岩系列及特征

新疆东天山香山地区镁铁-超镁铁杂岩体中产有香山中中型铜镍矿床和香山西大型铜镍-钛铁矿床。通过对这套镁铁-超镁铁岩进行系统的野外研究和采样,对各类岩石进行详细的岩石学和岩石地球化学研究,识别出该区两个具有不同成矿专属性的岩石系列。(1)早期与钒钛磁铁矿矿化有关的岩石系列(简称'钛铁系列'),岩石组合为细晶辉长岩-钛铁辉长岩(钛铁矿石)-含钛(角闪)辉长岩-淡色辉长岩。从钛铁矿石-含钛辉长岩-淡色辉长岩连续演化,矿物组成和岩石结构逐渐过渡,岩石相对偏酸性,化学成分以富碱、富铁、高钛、硅、铝、钙,钙碱指数(ealk/m)高而镁铁指数(m/f)低为特征,稀土和微量元素方面斜长石堆积作用和分离结晶作用特征明显;(2)晚期与铜镍硫化物矿化有关的岩石系列(简称'铜镍系列'),岩石组合为超镁铁岩-韵律状橄榄辉长岩-蚀变角闪辉长岩,与前一系列呈侵入关系。该系列岩石组合偏基性,化学成分上明显富镁,贫铁、钛,具相对较低的硅、铝和钾、钠含量,稀土和微量元素配分曲线平缓,与原始地幔/亏损地幔特征相近。此外,本区发育的浅成-超浅成脉岩(辉绿岩类)多为辉长岩类的晚期补充岩相,其岩石化学特征位于两个演化系列的末端,可能是两个演化系列残余岩浆混合-再侵位的产物。

V-Ti-Cr-Fe合金吸放氢性能的研究

通过均匀设计法对Ti/(Cr +Fe)比的优化控制以及对Cr/Fe比的调整,研究了V Ti Cr Fe系四元贮氢合金。结果表明:Ti/(Cr+Fe)比对合金的吸放氢性能产生重要影响。Ti/(Cr+Fe)比为1时,Cr/Fe比越偏离2 .5 ,合金有效吸氢量越小,放氢平台压随Fe含量增多而升高。Ti/(Cr +Fe)比为1,Cr/Fe比为2 .5的V30 Ti35Cr2 5Fe1 0 合金拥有最理想的吸放氢性能。

斜长石和橄榄石成分对四川攀枝花钒钛磁铁矿床成因的指示意义

攀枝花岩体下部和中部岩相带各旋回中磁铁辉长岩和辉长岩的岩相结构特征表明,钛铁氧化物和斜长石、橄榄石的结晶发生在相近的温度区间内,这为我们利用斜长石和橄榄石的成分探讨磁铁矿形成时温度、氧逸度和岩浆成分的变化提供了可能。电子探针分析结果表明,下部和中部岩相带中斜长石An牌号自下向上有规律地逐渐降低,而在每一个旋回内部,橄榄石的Fo值总是由磁铁辉长岩向辉长岩表现出强烈降低的趋势。这些特征说明攀枝花岩体经历了多次富铁钛的岩浆的补充。斜长石An牌号小幅度的规律性降低说明岩浆氧逸度和Fe3+/Fe2+比值变化对斜长石成分影响很小,因此,我们可以根据斜长石成分估计钛铁氧化物结晶过程中温度变化。然而,同一旋回中橄榄石Fo值变化较大说明橄榄石成分在很大程度上取决于岩浆中的Fe3+/Fe2+和Fe2+/Mg含量,因此,可以根据橄榄石成分分析磁铁辉长岩与辉长岩形成过程中氧逸度和Fe3+/Fe2+比值的相对变化。计算得到下部和中部岩相带中斜长石的结晶温度介于1079～1121℃之间,认为钛铁氧化物的结晶也大致发生在此温度区间;根据同一旋回中磁铁辉长岩与邻近辉长岩中橄榄石Fo值的差异,发现每次新补充的岩浆分离结晶过程中氧逸度总是逐渐降低,这与前人对封闭体系岩浆结晶分异过程中氧逸度变化规律的认识一致。

晚二叠世峨眉山地幔柱岩浆成矿作用

晚二叠世峨眉山地幔柱岩浆作用同时形成了Cu-N-i PGE硫化物矿床和V-T-i Fe氧化物矿床等不同类型的岩浆矿床。从硫化物矿床的PGE富集型、Cu-N-i PGE富集型到Cu-Ni富集型,再到钒钛磁铁矿矿床,成矿基性-超基性岩体中基性岩石比例逐渐增加,PGE含量降低。铜镍铂族硫化物矿床具Nb和T a负异常,岩浆流体组分含量较高,含有较高的H2;而钒钛磁铁矿矿床具N b、T a和T i正异常,Zr和Hf负异常,岩浆流体组分含量较低,含有较高的H2O、CO2和H2。两类矿床强不相容元素和轻稀土元素(LREE)富集,S-rNd同位素组成与峨眉山玄武岩的演化趋势一致。S-rNd-Os-C-He同位素组成揭示岩浆上升过程中经历了不同程度的地壳混染,高钛玄武岩和钒钛磁铁矿矿床成矿岩体的地壳混染程度较低,部分低钛玄武岩和铜镍硫化物矿床存在明显的地壳混染。这两类岩浆矿床的形成与峨眉山地幔柱玄武岩浆有关,岩浆介质环境中H2含量较高,V-T-i Fe氧化物矿床的形成与分离结晶、高含量的水和氧逸度的升高有关,Cu-N-i(PGE)硫化物矿床的形成与还原性流体介质、结晶分异和地壳混染作用有关。

攀枝花镁铁质层状岩体磷灰石中的熔融包裹体：岩浆不混熔的证据

攀西（攀枝花-西昌）地区出露一系列赋含大型钒钛磁铁矿矿床的镁铁-超镁铁质层状岩体（例如：攀枝花、红格、白马和太和岩体），它们是～260Ma峨眉山大火成岩省的重要组成部分。显微岩相学研究显示，攀枝花岩体中部带浅色辉长岩磷灰石中存在深色和浅色两类熔融包裹体：深色熔融包裹体为深棕色或黑色，大小约10～60txm，外形呈圆形或磷灰石负晶形。主要由单斜辉石、角闪石、斜长石、磁铁矿等子矿物以及微粒结晶物质组成；浅色熔融包裹体为白色或淡绿色，大小约5～60Nm，外形呈圆形或磷灰石负晶形，由斜长石、角闪石、单斜辉石、少量磁铁矿和石英等子矿物以及微粒结晶物质组成。我们将熔融包裹体加热至1080～1200℃，浅色熔融包裹体完全均一，其平均成分为69．7％Si02、0．24％Ti02、14．5％A120”2．76％FeO、0．64％MgO、5．14％CaO、2．82％Na：O、2．26％K20和O．25％P205，为富Si相；深色熔融包裹体未完全均一，结合电子探针分析以及质量平衡估算，可得其平均成分为42．4％SiO2、1．43％TiO2、8．83％AL2O3、20．5％FeO、5．46％MgO、16．3％CaO、1．11％Na2O、0．30％K：O和1．41％P2O5，为富Fe相。这一结果说明，在攀枝花层状岩体形成过程中，岩浆房中可能同时存在富Fe和富si两种熔体，暗示演化的玄武质岩浆曾发生了不混熔作用。岩浆不混熔及重力分异共同作用导致了岩浆房硅酸盐熔体成分分层，下部的富Fe硅酸盐岩浆层演化形成了岩体下部巨厚的钒钛磁铁矿矿体和暗色辉长岩，上部的富si硅酸盐岩浆层演化形成了岩体上部的长英质岩脉、透镜体和浅色辉长岩。

V_(55)Ti_(20.5)Cr_(18.1)Fe_(6.4)合金的吸放氢循环性能研究

对V55Ti20.5Cr18.1Fe6.4(原子分数,下同)贮氢合金进行了155次吸放氢循环性能实验研究。结果表明:随循环次数的增加,合金吸放氢量减小,放氢量的衰减呈减缓趋势,放氢平台区缩短,平台压力增大,合金表面有影响吸放氢性能的化合物生成,合金结构呈bcc与fcc的双相结构,合金颗粒由于微裂纹的不断累积而逐渐粉化。

激光熔覆Fe-Ti-V-C合金微观组织与磨损性能

采用激光熔覆技术在20G基体上制备五组不同Ti质量分数的Fe-Ti-V-C系合金,利用金相显微镜、扫描电子显微镜、X射线衍射仪、显微硬度计和磨料磨损试验机等仪器对各熔覆层的显微组织、硬度和耐磨性进行测试和分析。试验结果表明:五组合金熔覆层基体组织均由铁素体和马氏体构成;随着熔覆层中Ti质量分数的增加,针状马氏体基体组织转变为板条马氏体;初生(Ti,V)C的形态由树枝状和花瓣状向颗粒状转变,同时碳化物(Ti,V)C的数量逐渐增多,当Ti质量分数为14.7%时,碳化物的数量达到最高值。熔覆层截面显微硬度梯度分布合理,表层硬度达到700~950 HV0.2。湿砂磨粒磨损试验表明:适量Ti显著提高了熔覆层的耐磨性,熔覆层中随着Ti质量分数的提高,耐磨性先降低后提高,当Ti质量分数为14.7%时,大量颗粒状(Ti,V)C均匀弥散分布在铁素体及板条马氏体基体上,使得熔覆层具有最佳的耐磨性。

球磨改性对(Ti Cr)_(0.497)V_(0.42)Fe_(0.083)/30%(w)(LaRMg)(NiCoAl)_(3.5)合金复合电极材料储氢和电化学性能的影响

以钒基合金(Ti Cr)0.497V0.42Fe0.083为基体,添加30%(w)稀土系A2B7型合金(LaRMg)(NiCoAl)3.5为电催化活性材料,采用机械球磨改性制备了储氢合金复合电极材料,研究其储氢特性和电化学性能.X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)分析结果表明,随球磨时间增加(t=0,0.5,1,3,5,10h),复合材料颗粒逐渐细化,A2B7型合金颗粒分散并包覆在钒基合金表面上;当球磨时间t≥5h时,复合材料形成明显的复合纳米晶组织并伴有部分非晶化倾向,同时钒基合金BCC相结构的晶胞参数a和晶胞体积V均明显减小.合金储氢特性及电化学性能分析测试结果表明,铸态纯钒基合金的吸氢量为3.11%(w),而球磨复合材料的储氢量随球磨时间增加呈减小的规律,其最大储氢量为2.47%(w);球磨改性后,复合材料电极的电催化性能得到明显改善,当球磨时间t≥3h时最大放电容量达到425.8mAh·g-1,经100次充放电循环后该电极的容量保持率(C100/Cmax)为97%,表现出良好的电极循环稳定性.

Fe代替V制备低成本钛合金:相体积分数的计算

钛合金因其优异的综合性能,如比强度高、耐热性强、耐腐蚀性能优异、低温性能好等特点,而被应用在航天、航空、航海等诸多领域,然而钛合金的高成本严重制约了其大规模的使用。本文以综合性能最好、使用最广泛的Ti-6Al-4V合金为基础,在使用廉价合金元素代替昂贵合金元素的思路下,设计了几组V、Fe元素含量不同的Ti-Al-V-Fe合金。借助稳定系数Kβ,分析钛合金中β相的稳定程度和β稳定元素的作用,通过理论推导的方法建立了合金淬火态和退火态的β元素临界晶胞系数的计算模型,并在此基础上确立了α相与β相的体积分数的计算方法,从而实现了对Ti-Al-V-Fe合金中相体积分数的理论计算。本文以Ti-6Al-3V-1Fe合金为例,首先对合金内α相与β相的体积分数分别做了理论计算,继而利用真空非自耗电弧熔炼炉制备了Ti-6Al-3V-1Fe合金的铸锭,取样并进行热处理,最终利用X射线衍射法测定了Ti-6Al-3V-1Fe合金淬火态和退火态α相与β相的实际体积分数。对比发现,实验测定的结果与理论计算的结果较为吻合,说明建立的模型用于预测α相与β相两相的体积分数是切实可行的。

Li_2B_2O_7-LiBO_2-LiF-Li_2CO_3熔融矿样XRF测定钒钛磁铁矿中Fe、V、Ti

文章采用一种新的熔融钒钛磁铁矿样方法,利用X射线荧光光谱法(X-ray fluorescence,XRF)测定钒钛磁铁矿中的铁、钛、钒组分。以Li_2B_2O_7+LiBO_2+LiF(配料比45∶10∶5)为主熔剂,Li_2CO_3为助熔剂,试样稀释比为1∶25,熔融温度为1 150℃,熔融时间为10min,发现熔融后样品消除了粒度效应和矿物效应,使得荧光强度基本接近最高强度,实现了基体效应及谱线重叠干扰的校正。通过加入钴内标,提高铁的测定精度;选用LiF220晶体测定钒,大大降低钛的干扰。该方法用于钒钛磁铁矿国家一级标准物质的测定,其结果与标准值吻合,与传统经典方法相比,矿样处理更为简单,消除了系统偏差。实验表明,铁、钛、钒各组分的精密度(RSDn=12)为0.75%~3.03%。