论文部分内容阅读
本文为探究Co取代Ni，对Nb-Hf-Ni合金组织和氢渗透性能的影响。通过电弧炉熔炼制备了四组合金： S组NbxHf(100-x)/2Ni(100-x)/2(x=14...40)、 A组Nb20Hf40CoxNi40-x(x=0,5...40)、 B组Nb30Hf35CoxNi35-x(x=0,5...35)和C组Nb40Hf30CoxNi30-x(x=0,5...30)。并利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜等仪器分析了四组合金的铸态组织与结构。研究了四组合金相组成和铸态组织随合金成分的变化规律，从而获得了具备渗氢潜能的合金的成分范围。在每组合金中选择了具备渗氢潜能的合金薄片在不同温度、压力差条件下的进行氢渗透实验。分析了Nb-Hf-Ni(Co)合金成分和性能之间的关系及渗氢机理与氢脆机理。通过统计每组合金的相组成及相体积分数，探寻出了每组合金中共晶点的位置。随着取代Ni的Co含量的增加，合金的共晶点逐渐向高Nb方向移动。并且随着Co含量的增加，合金中杂质化合物相的含量逐渐降低，初生bcc-Nb相的体积分数逐渐下降，共晶相中的bcc-Nb相的体积分数逐渐增加，合金的共晶形态由棒状共晶逐渐演变为层片状共晶形态。选择每组合金中完全由共晶组织构成的合金以及由初生bcc-Nb相加共晶相构成的合金进行氢渗透试验。S组合金中Nb含量较低的合金在低温时，易发生氢脆，Nb含量较高的合金在所有的温度下，均具有较好的氢渗透性能；A组所选两个成分的合金薄片均发生了氢脆；B和C组的合金成分在所测温度下均具有良好的氢渗透性能。并用氢渗透系数来表征合金渗氢性能。合金的氢渗透系数随着温度的升高而增加。S，B，C三组合金的氢渗透系数的对数与1000T-1呈线性关系。B组合金的氢渗透系数随Co含量的升高呈逐渐递增的趋势，C组随着Co的增加合金的氢渗透系数先降低后升高。合金渗氢前后XRD图谱的分析，说明bcc-Nb是氢溶解和扩散的主要路径而非HfNi等化合物相。氢在合金薄片中的渗透行为遵循溶解扩散机制，该溶解扩散行为主要发生在bcc-Nb内。Co取代Ni会轻微地增加Nb金属中四面体间隙的尺寸，共晶相逐渐变为层片共晶形态，有利于合金的渗氢性能的提高。通过分析Nb18Hf41Ni41渗氢薄片和Nb20Hf40Co5Ni35渗氢薄片断口的扫面电子显微镜二次电子像图片，得出合金的断裂属于解理断裂。