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)。

V-Ti-Fe储氢合金的真空精炼

采用真空感应炉对金属热还原法制备的V-Ti-Fe合金进行精炼,考察金属铈对精炼效果的影响。结果表明,铈可有效脱除合金中的氧杂质,减少合金内的富钛相和硅偏聚相,降低合金的成分偏析,促进合金的吸氢活化。随铈用量的增加,脱氧效果也逐渐增强,储氢容量得到提升,当铈添加量达到合金用量的5%时,氧含量降到了0.05%,最大吸氢量和有效放氢量分别达到3.36%和1.85%。

金属热还原法制备V-Ti-Fe中间合金(英文)

采用金属热还原热法制备V-Ti-Fe中间合金,考察V2O5与TiO2的加入比例、用铝量和Al-Mg合金用量对金属回收率和合金成分的影响。结果表明:最佳工艺参数为原料中V2O5和TiO2的质量比为0.5:1,实际用铝量为理论值的95%,Al-Mg合金用量为铝量的1/3。能谱分析结果表明,合金中的V和Fe元素分布比较均匀,Ti则存在一定偏析。为降低合金中Al和O的杂质含量,进行喷吹造渣精炼。精炼后,合金中的铝含量由4.27%降为1.86%,氧含量由2.10%降为0.91%。

V-Ti-Fe中间合金的精炼工艺

以金属热还原法制备的V-Ti-Fe中间合金为原料,采用喷吹造渣的方式对其进行精炼研究,实验考察了渣系组成和精炼温度对精炼效果的影响.结果表明:渣体中m(CaF2)/m(CaO)值为3.0,TiO2用量为总渣量的10%,用渣量为合金用量的35%,精炼温度为1 600℃时,精炼效果较好;精炼后合金中的Al质量分数由7.11%降到了2.61%,合金中的Si质量分数变化较小,仅由1.25%降到了0.97%.XRD和SEM分析表明,精炼后合金中没有出现氧化物相,精炼有效地去除了合金中的氧化物夹杂,降低了合金的成分偏析.

V-Ti-Fe储氢合金的熔盐电脱氧过程研究

以金属热还原法制备的V-Ti-Fe合金为原料进行熔盐电解,对合金脱氧过程进行研究,考察了电解时间对合金脱氧效果的影响。结果表明,熔盐电解法可去除V-Ti-Fe合金中的大部分氧,随着电解时间的延长,合金氧含量逐渐降低,电解240min后最终降至0.2%左右。经熔盐电脱氧处理后V-Ti-Fe合金的吸放氢性能有所改善,随着电解时间的延长,其最大吸氢量和有效放氢量均有所增加,最高分别可达2.65%和1.01%。