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随着航空航天、石油加工、电子产业等诸多领域对高纯氢的需求不断增加,氢气的提纯受到越来越多的关注。采用金属膜分离方法可获得高纯氢。金属膜具有机械强度高、承压能力强、热传导性好、化学稳定性较高等优点,金属膜分离氢越来越受到工业领域的广泛青睐,带动了相关科学研究的发展。本文采用Cu-30Nb-5Ti和Cu-30Nb-5Zr(原子百分比)三元合金制备氢分离合金膜。借助了电子扫描显微镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)对铸态和冷轧态下的合金膜进行微观组织表征和相组成分析。采用Sieverts装置和高精度渗氢设备在一定条件下进行压力-成分-温度(PCT)曲线测试和渗氢性能测试。最终获得合金种类、微观组织、氢溶解性和氢渗透性之间的关系。实验结果表明Cu-30Nb-5Ti三元合金铸态和冷轧态的微观组织均由先析出相bcc-(Nb,Ti)和固溶体基体相fcc-Cu组成;铸态先析出相表现为枝晶形貌且嵌在基体相中,冷轧处理后先析出相变为长形板条状。Cu-30Nb-5Zr三元合金铸态和冷轧态的微观组织均由先析出相bcc-(Nb,Zr)和固溶体基体相fcc-Cu组成,铸态先析出相表现为枝晶形貌,冷轧处理后先析出相变为板条状。针对铸态和冷轧态的Cu-30Nb-5Ti、Cu-30Nb-5Zr合金膜进行吸氢及渗氢测试。实验结果表明:氢溶解度随温度升高而减小,随压力增加而增大。Cu-30Nb-5Zr合金较Cu-30Nb-5Ti合金拥有较高的氢溶解度。合金的氢渗透性能随温度升高而增大且氢渗透系数与温度呈线性关系。Cu-30Nb-5Zr铸态合金氢渗透性能最好,673 K下渗氢系数为1.83×10-8 mol H2 m-1 s-1 Pa-0.5,高于纯Pd同条件下渗氢系数1.1倍(1.6×10-8 mol H2 m-1 s-1 Pa-0.5)。尽管合金膜厚度由铸态时的0.6 mm减小为冷轧态下的0.2 mm,相同温度和压力下铸态合金的氢溶解和氢渗透均高于冷轧态下的性能。合金的氢扩散系数随着温度的升高而升高。相比于Cu-30Nb-5Ti铸态和冷轧态合金,Cu-30Nb-5Zr铸态合金的氢扩散系数最高1.98×10-9 m2 s-1但低于纯Pd在673 K下的氢扩散系数7.69×10-9 m2s-1。