Nb-Ti-Ni（Fe）氢分离合金微观组织与氢渗透性能

发布时间：2021-06-24 06:17

　　氢能源作为一种可再生的清洁能源,具有广阔的应用前景。当前,膜分离技术是获取高纯氢气最主要的途径。过渡元素中5B族金属具有较高的氢渗透性能,其中Nb的氢渗透系数几乎是673K时纯Pd合金氢渗透系数的19倍,有望替代Pd成为新型氢渗透膜材料。为解决纯Nb在氢渗透过程中易氢脆的问题,设计出Nb-Ti-Ni系合金,其具有一定的氢渗透性能和抗氢脆性能。在Nb-Ti-Ni氢分离合金的设计中,主要利用调控合金中Nb含量来平衡氢渗透合金的抗氢脆性能及氢渗透性能。但这种方法具有可调控范围较小、需避开NiTi₂、Nb₈Ti₃Ni₉等相区的局限性,因此需要探究一种新的调控途径来开发同时具有高氢渗透性能与高抗氢脆性能的合金。Nb-Ti-Fe合金共晶组织具有极高的氢渗透系数,同时,其组织特征与Nb-Ti-Ni系合金极其相似。因此,本文利用Fe元素对Nb-Ti-Ni氢分离合金的共晶组织进行调控,从而开发出一种新的途径来提高合金在氢渗透过程中的综合性能。Nb-Ti-Ni（Fe）合金微观组织组成为初生（Nb,Ti）相+共晶{TiN... 

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金属氢分离膜提纯氢气原理图

图 1-2 氢在不同合金中的渗透系数[31]学者 Hashi 等[33]提出，在纯 Nb 中添加合相和共晶{bcc-(Nb,Ti)+TiNi}相构成的 Nb渗透系数和一定的抗氢脆性能。这种双相，各相承担的作用是不同的——初生(N用，其主要作为氢原子的扩散通道，但该的共晶{bcc-(Nb,Ti)+TiNi}相具有较好的力中起到抗氢脆的作用。为此，这种“多相分离膜材料的设计。分离合金及设计学者 K.Hashi 等[38]对 Nb-Ti-Ni 体系中不同明，Nb-Ti-Ni 三元合中主要包含以下几种固溶体：该相是氢渗透的主要通道；化合物：该相具有较好的力学性能，但

哈尔滨工业大学工学硕士学位论文6初生TiNi相，如图1-3(a)，黑色相为初生TiNi相，灰色相为共晶{bcc-(Nb,Ti)+TiNi}相，能看到初生 TiNi 相孤立的分布在共晶相中；当 Nb 含量为 20 时，合金组织全部为共晶{bcc-(Nb,Ti)+TiNi}相，如图 1-3(b)，共晶组织为层片状，白色相为bcc-(Nb,Ti)相，黑色相为 B2-TiNi 相；当 Nb 含量大于 20 时

【参考文献】：
期刊论文
[1]变压吸附制氢技术的进展[J]. 李旭,蒲江涛,陶宇鹏.  低温与特气. 2018(02)
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[3]浅谈我国的能源现状及能源对策[J]. 柴生高.  中国外资. 2011(22)
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博士论文
[1]Nb-Ni（Co）-Ti（Hf）系合金凝固路径及组织和渗氢性能[D]. 闫二虎.哈尔滨工业大学 2014



本文编号：3246546