V-CR-Pd-Cu氫分離合金鑄態(tài)組織與氫傳輸性能.pdf

1、氫分離金屬膜是氫氣進行分離提純的關(guān)鍵，開發(fā)廉價、抗氫脆性能優(yōu)異、具有高滲氫性能的新型金屬膜材料勢在必得，無鈀或少鈀的氫分離合金膜目前備受關(guān)注。本文通過研究元素Cr和Pd對V基固溶體類氫分離合金膜微觀組織和性能的影響，從而獲得典型V-Cr-Pd合金成分，結(jié)合“多相構(gòu)成、功能分擔(dān)”的共晶型氫分離膜材料設(shè)計理念，在典型V-Cr-Pd合金中引入fcc-(Cu)固溶體相，開發(fā)了V-Cr-Pd-Cu四元合金膜材料。本文采用了電子掃描顯微鏡(SEM)

2、、X射線衍射儀(XRD)、Sieverts裝置、高精度滲氫設(shè)備等分析測試手段。
　　V-Cr-Pd鑄態(tài)合金均由單一的bcc-(V)固溶體相構(gòu)成，元素Cr和Pd均勻固溶在合金中。V原子被Cr原子置換后晶格被壓縮，Cr含量越多晶格被壓縮程度越大，bcc-(V)固溶體相的形貌由塊狀變成了蠕蟲狀。Pd可緩解晶格被壓縮的程度，若元素Pd和Cr含量比例適中，幾乎可消除晶格的壓縮，得到bcc-V晶格參數(shù)與純V一致的典型合金成分，即V-5Cr-5

3、Pd合金成分。
　　Pressure-Composition-Temperature(PCT)曲線表明，氫在V固溶體合金中的溶解是放熱反應(yīng)，各合金膜片的氫溶解度隨溫度的升高而下降，且在低平衡壓時，溫度對合金氫溶解度的影響十分顯著。當(dāng)合金中固溶Cr和Pd后，合金的吸氫量和氫擴散系數(shù)K都降低，固溶量越大，下降程度越明顯。另外，元素Cr和Pd降低合金氫溶解的機理不同，且元素Pd降低合金氫溶解的能力要比Cr的強。V-7Cr-3Pd合金雖然

4、滲氫速率優(yōu)異但因滲氫過程中吸氫量較大，發(fā)生氫脆而導(dǎo)致膜片破裂。
　　通過對V30Cu70-xCrx合金鑄態(tài)微觀組織和氫傳輸性能的研究發(fā)現(xiàn)，Cu-V合金可以形成與Cu-Nb超導(dǎo)合金類似具有非常合理的微觀組織，符合氫分離膜材料設(shè)計理念，在該兩相結(jié)構(gòu)中，bcc-(V)固溶體相為滲氫相，是氫擴散通道，而fcc-(Cu)固溶體僅作為支撐相，不影響bcc-(V)固溶體相的各項性能，因此可以確定V-Cu合金設(shè)計理念的正確性。在V-5Cr-5Pd