论文部分内容阅读
本文通过Zr置换部分Ti研究了Nb-Ti(Zr)-Co四元合金的微观组织及其渗氢性能。通过电弧炉熔炼了S类、A类、B类和C类共18个成分的合金,利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射分析(XRD)等分析各个合金的相和显微组织,获得了Nb-Ti(Zr)-Co合金具有可渗氢相组成的成分区域,研究了可渗氢合金的渗氢性能,分析了合金成分、显微组织与渗氢性能Φ、氢溶解系数K以及氢扩散系数D之间的关系。在Nb-Ti-Co三元合金中,当Ti/Co为1:1(S类),用Zr置换部分Ti时,合金铸态组织主要由初生相bcc-Nb和共晶[bcc-Nb+B2-(Ti,Zr)Co]构成,在共晶晶界处析出脆性相(Zr,Ti)2Co,降低了合金韧性。随Zr含量的增加,初生相bcc-Nb和(Zr,Ti)2Co相增加,共晶体中bcc-Nb相体积分数减少,共晶形态由层片状逐渐向棒状和点状转变。当Ti/Co小于1:1,用5at%Zr置换Ti,且Nb含量大于30at%,Ti/Co大于0.6时,合金铸态微观组织满足渗氢相组成的基本要求。上述A类合金组织由初生相bcc-Nb加共晶[bcc-Nb+B2-(Ti,Zr)Co]或全共晶组织构成。其中Nb35Ti20Zr5Co40(A1)为全共晶成分点,用Zr取代部分Ti后,共晶点向高Nb方向移动。随Ti/Co(at%)减小,初生相bcc-Nb体积分数减少,共晶相中bcc-Nb体积分数增加,共晶形态倾向于层片状分布。当Ti/Co(at%)减小至小于0.6时,初生相bcc-Nb逐渐向初生B2-(Ti,Nb,Zr)Co或Nb6Co7转变(B类)。当A类合金中Zr含量提高到10at%(C类),合金主要由初生相bcc-Nb或Nb6Co7加共晶[bcc-Nb+B2-(Ti,Nb,Zr)Co]构成,与A类合金相比,初生相bcc-Nb体积分数增加,共晶体中bcc-Nb相体积分数减少,而B2-(Ti,Zr)Co转变为B2-(Ti,Nb,Zr)Co。对合金Nb35Ti23Zr5Co37、Nb40Ti20Zr5Co35和Nb35Ti18Zr10Co37进行的氢溶解和氢渗氢测试表明,随Zr含量增加,合金的氢溶解度增加,氢扩散系数减小;共晶组织中的bcc-Nb相体积分数越高,共晶形态越倾向于连续状分布,氢扩散系数越大。其中,Nb35Ti18Zr10Co37的渗氢性能最好,在673K时的渗氢性能为3.5×10-8 mol H2 m-1s-1 Pa-0.5,是纯Pd的2.19倍。