Ti40合金吸放氢后的组织演变规律
储氢合金
主讲人：汪沅 201039110213
能源危机与环境问题
• 化石能源的有限性与人类 需求的无限性－石油、煤 炭等主要能源将在未来数 十年至数百年内枯竭 • 化石能源的使用正在给地 球造成巨大的生态灾难－ 温室效应、酸雨等严重威 胁地球动植物的生存 • 新能源研究势在必行 • 氢——二十一世纪的绿色 能源 • 优点： • 自然界最普遍的元素; • 清洁能源; • 燃烧性能好，易点燃; • 发热值高(142MJ/kg); • 导热性好; • 用途广泛;
钛锰系储氢合金
• Ti-Mn合金是拉维斯相结构，Ti-Mn二元合金中Ti-Mn1.5 储氢性能最佳，在室温下即可活化，与氢反应生成TiMn1.5H2.4，其特性见表2-1。TiMn原子比Mn／Ti = 1.5 时，合金吸氢量较大，如果Ti量增加，吸氢量增大，但由 于形成稳定的Ti氢化物，室温释氢量减少。 • 除以上几类典型储氢合金外，非晶态储氢合金目前也引起 了人们的注意。研究表明，非晶态储氢合金比同组份的晶 态合金在相同的温度和氢压下有更大的储氢量；具有较高 的耐磨性；即使经过几百次吸、放氢循环也不致破碎；吸 氢后体积膨胀小。但非晶态储氢合金往往由子吸氢过程中 的放热而晶化。有关非晶态储氢材料的机理尚不清楚，有 待于进一步研究。
非晶态合金储氢
非晶态合金比同组分的晶态合金在相同温度和氢
压下有更大的贮氢量，如TiCu非晶态比晶态贮氢 量大1/3。
非晶态贮氢合金具有较高耐蚀性、耐磨性，可多 次使用而不破碎，但吸氢放热时易使其晶化。
制备方法和工艺
• 原材料
• （1）稀土 • 主要采用混合稀土元素，如富铈稀土（Mm）和富镧稀土（MI）。我 国具有丰富的稀土资源，总储量占世界80%以上。目前我国稀土年产 量在3500~4000T之间。 • （2）金属镍 • 我国金属镍主要来自金川镍公司，目前年产量35000T左右 • （3）其他添加元素 • 添加元素包括钴，锰和铝等，用量不大，但非常容易得到
Ti40阻燃合金粗晶超塑性变形行为及机理
Ti40阻燃合金粗晶超塑性变形行为及机理张学敏;赵永庆;曾卫东;蔺伟【期刊名称】《稀有金属材料与工程》【年(卷),期】2010(39)3【摘要】借助OM、TEM研究了高温条件下Ti40阻燃合金的粗晶超塑性变形行为及机理。
结果表明:在920℃下,应变速率为5×10-5～1×10-2s-1的Ti40合金表现出良好的超塑性行为,拉伸延伸率均超过250%,应变速率敏感指数m大于0.3。
超塑变形后,粗大的等轴组织细化。
TEM分析表明,在变形过程中,位错运动形成亚晶界,亚晶界通过吸收滑移位错形成小角度晶界甚至大角度晶界。
Ti40合金的粗晶超塑性是由动态回复和再结晶共同作用的结果。
【总页数】4页(P433-436)【关键词】Ti40阻燃合金;粗晶;超塑性;动态再结晶【作者】张学敏;赵永庆;曾卫东;蔺伟【作者单位】西北工业大学;西北有色金属研究院;吉林油田物资供应处【正文语种】中文【中图分类】TG146.23【相关文献】1.聚晶金刚石刀具铣削Ti40阻燃钛合金失效机理 [J], 吕东升;徐九华;丁文锋;傅玉灿2.Cr、V、Ta添加剂对超粗晶和特粗晶硬质合金电化学腐蚀行为的影响 [J], 马鋆;张立;南晴;解明伟;冯于平;雷霆3.LY12合金粗晶材料的超塑性变形机制 [J], 吴艳青;张克实;耿晓亮;杨永兴4.WSTi3515S阻燃钛合金超塑性变形行为及本构关系研究 [J], 张学敏;曹宇霞;李悦;焦奔奇;梁梦妍;袁战伟;曾卫东5.Ti40合金的阻燃性能及其阻燃机理分析 [J], 赵永庆;周廉;邓炬因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
钛合金在不同溶液中的电化学腐蚀行为
钛合金在不同溶液中的电化学腐蚀行为何亚峰;卢文壮;干为民【摘要】针对钛合金Ti6Al4V在不同溶液(NaCl、NaBr、KBr)和不同溶液质量分数(6.5%、12.5%、18.5%)下的电化学腐蚀行为进行研究,得到了钛合金腐蚀极化曲线和腐蚀动力学参数;根据扫描电镜腐蚀图像研究了钛合金的电化学腐蚀机理;采用像素点覆盖分形维数法对腐蚀坑的分形特征进行了计算,得到了腐蚀表面形貌与分形的关系.研究结果表明:相比在NaBr溶液和KBr溶液中,钛合金在NaCl溶液中的活化范围更宽,氧化溶解时间更长,差异效应明显;相同质量分数下钛合金在NaBr溶液中的腐蚀性更强;随着质量分数增大,钛合金在3种溶液中的分形维数逐步变化——在NaBr溶液中的分形维数最大,表面形貌更为复杂,在NaCl溶液中的分形维数最小,表面形貌比较平整.%In this paper, first, the electrochemical corrosion behaviors of titanium alloy Ti6Al4V were investigated in such different solutions as NaCl, NaBr and KBr at various mass fractions (6.5%, 12.5% and 18.5%), and the corresponding corrosion polarization curves and dynamic parameters were obtained.Then, the electrochemical corrosion mechanism of titanium alloy was explored by means of SEM.Finally, the fractal feature of corrosion pits was obtained by means of the pixel-covering fractal dimension method, and the relationship between the corrosion surface topography and the fractal was revealed.The results show that (1) different from the titanium alloy in NaBr and KBr solutions, the titanium alloy in NaCl solution possesses wider activation range and longer oxidation dissolution time;(2) the corrosivity of titanium alloy in NaBr solution is stronger than that in NaCl and KBr solutions at the same mass fraction;and(3) the fractal dimension of titanium alloy in the three kinds of solutions gra-dually changes with the increase of mass fraction;for instance, the fractal dimension in NaBr solution is the most, which results in the most complex topography, while that in NaCl solution is the least, which results in a relatively flat topography.【期刊名称】《华南理工大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2017(045)006【总页数】7页(P124-130)【关键词】钛合金;电化学腐蚀;极化曲线;分形维数【作者】何亚峰;卢文壮;干为民【作者单位】南京航空航天大学江苏省精密与微细制造技术重点实验室, 江苏南京 210016;江苏省数字化电化学加工重点实验室, 江苏常州 213002;南京航空航天大学江苏省精密与微细制造技术重点实验室, 江苏南京 210016;江苏省数字化电化学加工重点实验室, 江苏常州 213002;常州工学院机械与车辆工程学院, 江苏常州 213002【正文语种】中文【中图分类】TG174.3+6钛合金Ti6Al4V是一种α+β两相材料，它具有比强度和比韧性高等优异的综合力学性能，优异的耐蚀、耐高温性，良好的成形性及焊接性，还具有无磁、抗弹、透声等特性，在航空、航天、船舶、石油、化工、兵器、电子等行业得到高度重视和广泛应用[1].但钛合金也存在着变形系数小、切削温度高、切削呈挤裂状、易产生严重的粘刀现象等问题，在切削加工中刀具磨损快，加工表面易生成硬脆变质层和损伤，从而影响着钛合金的使用性能.而化学腐蚀加工是特种加工工艺的一种，可以通过对化学溶液的有效控制,从工件上预先确定的部位、范围与深度上除去基体材料,从而获得所需的加工尺寸和尺寸精度[2].多年来国内外学者对钛合金化学腐蚀开展了大量的研究，取得了许多成果. Durgalakshmi等[3- 5]对钛合金进行了电化学腐蚀，得到了其表面形貌.林翠等[6]对TC4钛合金腐蚀加工速度和表面质量影响因素进行了研究，结果表明氢氟酸浓度和溶液温度直接决定着腐蚀加工速度,硝酸具有显著降低表面粗糙度的作用，溶液中钛离子含量较低时,腐蚀加工速度较快,表面平整度较好.王海杰等[7]对钛合金在3.5%NaCl 溶液中的腐蚀行为开展研究，得出了TC4、TC18 和TC21钛合金的点蚀击破电位、点蚀敏感性和应力腐蚀形貌.刘贵立[8]对钛的腐蚀与钝化机理进行理论研究，采用递归法计算了钛的电子结构参量,并研究了氧、氯、钯等元素对钛电子结构的影响.由于钛合金的自钝性很强，在大多溶液下通常非常容易钝化，其化学行为也各有差别，为了研究钛合金的腐蚀规律，一般采用电化学方法以减少研究周期.钛合金在NaCl溶液下的腐蚀行为研究较多，而在有溴离子的溶液中的腐蚀研究较少，因而文中开展了钛合金在NaCl溶液、NaBr溶液和KBr溶液下的电化学腐蚀行为试验，研究钛合金在不同溶液及不同溶液质量分数下的腐蚀机理，为钛合金腐蚀加工提供一定的理论和参考.钛合金电化学腐蚀是钛合金表面与导电离子的介质发生电化学反应产生破坏，在外加电源作用下，钛离子从钛合金材料转移到介质中放出电子的阳极氧化过程，也包含介质中的氧化剂氢离子吸收来自阳极电子的还原过程，这两个过程相对独立，可同时进行.电化学腐蚀实验一般采用三电极体系，外加电源正极施加于钛合金材料，外加电源负极施加于辅助电极，在电势差作用下电子从阳极区流向阴极区产生电流，其电流与反应物质的转移可通过法拉第定律定量描述，腐蚀中钛合金材料表面的钛离子溶解，使阳极区浓度提高，氢离子还原，使阴极区溶液的pH值升高，从而溶液中出现钛离子浓度和pH值不同的区域，形成浓度梯度.为了使溶液中所有区域组成趋于一致，扩散作用立即发生，通常情况下在钛离子浓度梯度和电场电势差共同存在的情况下采用Nernst-Planck方程来表述，其方程如式(1)所示:式中，Dn为扩散系数，cn为浓度，u为流速，zn为电荷数，φ1为溶液电势，F为法拉第常数，i1为溶液电流密度，Q1为溶液电荷转移量，Rn,src为多孔电极中腐蚀物质的分，um,j为离子移动量.外加电源产生的电场符合拉普拉斯方程，其为式中，is为电极电流密度，Qs为电极电荷转移量，σs为电导率，φs为电极电位. 电极动力反应式为式中，iloc为电荷转移电流密度，aα为阳极传递系数；ac为阴极传递系数，T为温度，η为过电位，i0为交换电流密度，R为普适气体常数.η=φs-φ1-Eeq式中，Eeq为平衡电位.2.1 试验材料试验材料为钛合金Ti6Al4V板材，试样尺寸为40 mm×40 mm×5 mm;化学成分含量：Al为6.1%，V为4.2%，其余为Ti.2.2 试验材料预处理试验材料用由粗到细的金相砂纸打磨后放入温度为50 ℃的除油液中去除表面油脂，除油液主要成分为：磷酸钠、OP乳化剂和硅酸钠混合组成，试样除油后用超声波清洗10 min.2.3 试验原理为了研究钛合金在不同溶液下的腐蚀机理，通常采用三电极体系电化学试验，该体系主要由工作电极、参比电极和辅助电极组成，钛合金材料作为工作电极，石墨电极作为辅助电极，饱和甘汞电极作为参比电极.如图1所示，在电化学工作站采用线性扫描伏安方法进行腐蚀试验，试验扫描速率为0.01 V/s，起扫电位为-2.0 V，溶液为300 mL.3.1 相同质量分数的不同溶液中钛合金的腐蚀极化曲线钛合金电化学腐蚀试验过程中，在外加电源作用下，一定大小的电流通过电极时，如果单位时间内转移走的电子不能及时被钛合金氧化反应补充，或单位时间内输送来的电子来不及全部被氢离子还原消耗，则会在电极表面出现积累的剩余电荷，使得电极电位偏离平衡电位[9]，为了达到重新平衡状态，电子转移过程中引起了电化学极化，极化曲线揭示了电极反应过程和腐蚀机理，图2为相同质量分数的不同溶液(NaCl、NaBr、KBr)中钛合金的极化曲线.从图2中可以得到，钛合金在质量分数为6.5%的 NaCl溶液、NaBr溶液和KBr溶液中的自腐蚀电位分别为-0.561、-0.689和-0.636 V，相同质量分数下钛合金在NaBr溶液中的自腐蚀电位相比NaCl溶液和KBr溶液负值要大一些，说明钛合金在NaBr溶液中的腐蚀倾向大一些.钛合金在NaBr溶液和KBr溶液中的腐蚀电流密度随外加电压升高出现相互交替变化并逐步趋于稳定，腐蚀电流密度在0～0.5 V电压范围内增大，在0.5～1.0 V范围内减小，在1.0～4.0 V范围内增大，在4.0～8.0 V范围内稳定，由此可知钛合金在NaBr和KBr腐蚀溶液中出现了活化、钝化、再活化、后钝化的交替过程.钛合金在NaCl溶液中的腐蚀电流密度随外加电压的变化趋势更为复杂一些，腐蚀电流密度在0～2.0 V电压范围内出现3次增大和减小，在2.0～7.5 V电压范围内腐蚀电流密度持续增长，在7.5～8.0 V电压范围内趋于稳定，这说明钛合金在0～2.0 V电压范围内出现活化和钝化交替过程，随后一直活化到电压为7.5 V为止，后钝化.相比来说钛合金在NaBr溶液和KBr溶液中的腐蚀电流密度在0～2.0 V电压范围内比在NaCl溶液中增速快，极化率明显，但在2.0～8.0 V电压范围内NaCl溶液的活化范围更宽一些，这是由于Cl-活化能力大于Br-，持续的宽活化范围更有利于腐蚀表面质量的提高.3.2 不同溶液中钛合金的腐蚀动力学参数钛合金腐蚀体系中，由于电化学极化作用产生了钛合金氧化反应和氢离子还原反应的共轭腐蚀，当氧化反应和还原反应的平衡电位远离自腐蚀电位时，自腐蚀电位附近的极化曲线存在着塔菲尔区[10]，如果钛合金氧化反应所产生的钝化电位区在自腐蚀范围内，则维钝电流等于自腐蚀电流，此时腐蚀过程主要被钛合金氧化过程所控制；如果钛合金氧化反应所产生的活化电位区远离自腐蚀范围，则腐蚀过程主要被氢离子还原过程所控制，此时加剧了钛合金的腐蚀溶解速度.表1为不同溶液下钛合金的腐蚀动力学参数，从表中可以看出，钛合金在不同溶液中的腐蚀性能有较大差别：钛合金在NaCl溶液中随着质量分数(6.5%、12.5%、18.5%)升高其自腐蚀电位负值、腐蚀电流和腐蚀率先减小后增大，钛合金在NaBr 溶液中随着质量分数升高其自腐蚀电位、腐蚀电流和腐蚀率均相应减小，钛合金在KBr溶液中时腐蚀电位、腐蚀电流和腐蚀率均先减小后增大.钛合金在相同质量分数不同溶液(NaCl、NaBr、KBr)中的腐蚀性能呈现为：在NaBr溶液、KBr溶液中相比在NaCl溶液中腐蚀性能要更强一些.3.3 不同溶液中钛合金的腐蚀区域表面形貌钛合金腐蚀形式可分为均匀腐蚀和局部腐蚀.局部腐蚀又分为应力腐蚀、孔蚀、缝隙腐蚀以及接触腐蚀等.一般而言,钛合金的成分、组织、晶粒度、晶体缺陷、性能、热处理以及表面状态等都会对其腐蚀行为和腐蚀程度产生不同的影响[11].图3为扫描电镜得到的不同溶液和不同质量分数下钛合金的腐蚀区域表面形貌.可以看出，在相同扫描电镜倍率下，钛合金在NaCl溶液中相比在NaBr溶液和KBr溶液中腐蚀坑尺寸要大一些，腐蚀边缘更加清晰，这是电化学腐蚀中由于钛合金极化引起了内部腐蚀电流的改变，形成了差异效应，由钛合金极化曲线可以得到，随着外加电压的升高，钛合金在NaCl溶液中相比在NaBr溶液和KBr溶液中其腐蚀电流密度持续增加范围宽、时间长，析氢的速度逐步加快，钛合金氧化溶解过程长，差异效应比较明显，从而导致腐蚀坑面积大一些.而钛合金在NaBr溶液和KBr溶液中的腐蚀电流密度随外加电压迅速上升后维持稳定，形成了向深处发展的腐蚀小孔，这是由于钛合金比较容易钝化，在极化作用下介质中存在活性的Br-使钝化膜的平衡发生破坏，有选择地吸附在钝化膜上把氧原子挤掉，从而和钛离子结合生成可溶物，形成蚀孔，蚀孔内的钛合金表面处于活态，蚀孔内区域失去电子使电位相对较低，蚀孔外的钛合金表面处于钝态，蚀孔外区域得到电子使电位相对较高，于是孔内和孔外构成一个活态和钝态的腐蚀体系，导致蚀孔向纵深发展.从图3也可以看出,钛合金在相同溶液下随着质量分数升高其腐蚀形貌基本一致，腐蚀相连区域增多.3.4 不同溶液中钛合金的腐蚀坑结果与分析3.4.1 钛合金腐蚀坑表面形貌图4为钛合金在不同质量分数的不同溶液中的腐蚀坑放大1 000倍的扫描电镜形貌.从图中可以看出，钛合金在NaCl溶液中相比在NaBr溶液和KBr溶液中的腐蚀坑要平整一些，腐蚀坑杂物排除比较干净，而钛合金在KBr溶液中时一些杂物仍留在腐蚀表；也可以看出，相同低质量分数下钛合金在NaBr溶液中的腐蚀形貌最复杂，腐蚀深度较深，相同高质量分数下钛合金在KBr溶液中的腐蚀形貌最复杂.3.4.2 钛合金腐蚀坑的像素点覆盖分形维数分形理论是非线性科学重要的分支，不同溶液下的钛合金Ti6Al4V腐蚀坑具有分形特征，其分形维数对于研究钛合金腐蚀坑结构、规律和性质具有重要的意义.文中采用的像素点覆盖分形维数法[12- 14]原理为：扫描电镜图像为灰度级图像，它是由大小为δ*的像素点组成，对图像进行二值化处理，使得每一个像素点只呈现白或黑两种颜色，对特征部位取边界，再转化成数据文件使每一个数值对应于原二值化图中相应位置的像素点，数值1代表白色，数值0代表黑色.然后将得到的数据文件划分成若干块，每一块的行数和列数都为k，把所有含有1的块数记为Nk，通常取k=1，2，4，…，2i，以k个像素点的尺寸为边长对块进行划分，可以得到盒子数N1，N2，N4…，N2i.假设δ*为一个像素点的尺寸，则行和列都为k块的边长为δk=kδ*，对数据点(-lg δ，lg Nk)进行直线拟合，所得直线的斜率为图像的物理计盒维数D,则有根据像素点覆盖分形维数原理选取一组腐蚀坑(18.5%NaCl溶液腐蚀坑)进行分形，如图5所示，图5(a)是18.5%NaCl溶液腐蚀坑形貌图片，利用编制的Matlab程序经过二值化处理后如图5(b)所示，分形后取边界，如图5(c)所示.钛合金在不同溶液、不同质量分数下发生电化学腐蚀，其表面形貌是衡量腐蚀程度的重要指标，通过像素点覆盖分形法可建立腐蚀坑表面形貌与分形维数之间的关系，表2是对钛合金在不同溶液中腐蚀坑表面的扫描电镜照片经分形程序得到的分形维数结果.从表中可知：钛合金在NaCl溶液中随着质量分数升高其分形维数降低，表面形貌复杂性降低；在NaBr溶液中随着质量分数升高其分形维数基本保持不变；在KBr溶液中随着质量分数升高其分形维数降低，表面形貌复杂性降低；在相同低质量分数下，不同溶液中钛合金腐蚀坑的分形维数基本相同；在相同高质量分数下，不同溶液中钛合金腐蚀坑的分形维数不同，在NaBr溶液中钛合金腐蚀坑形貌更复杂.(1)根据钛合金电化学腐蚀极化曲线可知，在不同溶液、相同质量分数下，钛合金的极化过程不尽相同；钛合金在NaCl溶液中的腐蚀电流密度随外加电压的变化相比在NaBr溶液和KBr溶液中其活化范围要宽一些.(2)钛合金在相同质量分数、不同溶液(NaCl、NaBr、KBr)中的腐蚀性能呈现为：在NaBr溶液、KBr溶液中相比在NaCl溶液中腐蚀性能更强一些.(3)随着外加电压的升高，钛合金在NaCl溶液中相比在NaBr溶液和KBr溶液中其腐蚀电流密度持续增加，活化时间延长，析氢速度逐步加快，钛合金氧化溶解过程长，差异效应比较明显.(4)钛合金在NaCl溶液中相比在NaBr溶液和KBr溶液中其腐蚀坑要平整一些.采用像素点覆盖分形维数方法的结果表明，钛合金在NaCl溶液和KBr溶液中随着质量分数升高其分形维数降低，表面形貌复杂性降低;在NaBr溶液中随着质量分数升高其分形维数变化不大；相同高质量分数下，钛合金腐蚀坑在NaBr溶液中的分形维数更大一些，腐蚀坑形貌更复杂一些.† 通信作者: 卢文壮(1972-)，男，教授，博士生导师，主要从事现代加工技术研究.E-mail:****************.cn【相关文献】[1] 杨东,郭金明.钛合金的腐蚀机理及耐蚀钛合金的发展现状 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储氢材料的原理解析与研究进展
氢是一种清洁的可再生能源。
储氢材料作为一种可逆的氢元素存储材料，在现代及未来的应用十分广泛。
对于储氢材料性质的研究，将会更好地推动我国相关研究领域的进步。
随着近年来我国经济的不断发展，能源消耗也在大幅度增加，化石能源储量减少，并产生一系列的环境问题，所以寻找一种安全可靠的绿色清洁能源是必然趋势，而氢元素一直是能源系列中的“宠儿”。
由于氢能是一种可循环利用的清洁能源，将在我国能源转换中扮演重要角色。
近年来，氢能产业从行业圈内逐渐走向大众视野，被认为是具有发展潜力的新型产业。
目前唯一存在的应用问题是氢能源的存储技术问题，为了解决这一问题，储氢材料正式问世，利用金属络合物储存氢能，其质量百分密度较高且具有一定的可逆性，实现了储氢材料的正式应用，而此类材料的具体应用也可以更好地推动相关领域的发展。
氢能的储存方式分析氢能是目前发现的能源体系中储量丰富且无公害的清洁能源，是理想化石燃料替代品，而且氢能在燃烧后的生成物只有水，对我国实现“碳达峰”“碳中和”等目标具有重要意义。
在氢能的应用体系中，氢能的存储制约了氢能走向实用化和规模化。
为了解决这一问题，诞生了储氢材料理念。
目前，有3种主要的储氢方式，分别为高压气态储氢、低温液态储氢和固态储氢。
1高压气态储氢高压气态储氢是目前应用广泛、相对成熟的储氢技术，即通过压力将氢气液化至气瓶中加以储存。
该技术的优点在于，其充装释放氢气速度快，技术成熟及成本低。
而其缺点在于：一是对储氢压力容器的耐高压要求较高，商用气瓶设计压力达到20 MPa，一般充压力至15 MPa；二是其体积储氢密度不高，其体积储氢密度一般在18～40 g/L；三是在氢气压缩过程中能耗较大，且存在氢气泄漏和容器爆破等安全隐患问题。
2低温液体储氢为了解决高压气体储氢体积储氢密度低的问题，人们提出了液态储氢的概念，低温液态储氢将氢气冷却至-253℃，液化储存于低温绝热液氢罐中，储氢密度可达70.6 kg/m3，体积密度为气态时的845倍。
新型阻燃Ti40合金TIG焊焊接性能研究
第26卷 第3期2006年6月 航 空 材 料 学 报JOURNAL OF AERONAUTI CA L MATER I ALSVol .26,No .3June 2006新型阻燃T i 40合金T IG 焊焊接性能研究张文扬,李 艳,李小飞,邓继雄(北京航空材料研究院,北京100095)摘要:研究新型阻燃钛合金Ti40合金的TIG(tunge st inert gas)焊焊接性能,采用金相、SE M 等方法分析Ti40合金焊缝及热影响区的组织变化。
结果表明,Ti40合金钨极氩弧焊焊缝室温、高温拉伸性能良好,冲击性能较低。
焊接之后的热处理制度对组织有一定的改善。
经500℃×100h 热暴露后,晶界粗化,为连续α相。
关键词:Ti40;TIG ;焊接性能中图分类号:T G444+.72;TG 113.26+3 文献标识码:A 文章编号:100525053(2006)0320321202收稿日期622;修订日期6226作者简介张文扬(),男,高级工程师,从事航空新材料焊接性能分析研究。
为解决钛合金在高温、高压环境下的燃烧问题,世界上几个航空大国都开展对阻燃钛合金的研究。
俄罗斯研制成功втт21/втт23(Ti 2A l 2Cu )。
美国研制出高稳定β型钛合金—All oy C (Ti 235V 215Cr),该合金具有很好的阻燃性能。
国内主要有西北有色金属研究院和北京航空材料研究院开展阻燃钛合金的研究工作,目前已研制出两个牌号的阻燃钛合金Ti40和Ti14。
Ti40合金具有良好的机械性能和阻燃性能,但热加工性能比常规β钛合金困难得多。
本工作研究了Ti 40合金的TI G 焊焊接性能及其焊缝组织变化。
1 研究过程及方法焊接材料为Ti40阻燃钛合金。
材料焊前经固溶时效热处理。
试板开K 型坡口,平板对接。
在真空充氩箱中进行焊接。
焊接电流:120～150A 。
焊接后在箱式电阻炉SR1X 28213中进行焊后热处理。
贮氢合金
种类 20K液氢 LiH TiH2 ZrH2 YH2 UH2 FeTiH1.7 LaNi5H6.7
氢原子个数
4.2
5.3
9.2
7.3
5.7
8.2
6.0
6.1
(2) 贮氢合金的分类
最早发现的贮氢金属是铀和钛，铀是贵重的核燃料，且有放射性， 钛的吸氢温度太低，接近摄氏零下200℃ ，因此都没有实用价值。后来发 现在纯金属中添加一些其他合金元素，组成合金形成贮氢功能的合金， 这些合金元素包括钛、锆、镁、铜和稀土等。
在一定温度和氢气压力下，能多次吸收、贮存和释放氢气的贮氢材 料是20世纪60年代发展起来的贮氢功能材料—贮氢合金，使氢的贮存问 题得到了令人满意的解决。这种合金像海绵吸水一样，大量吸氢．亦称 为氢海绵。这类合金中的一个金属原子能和两、三个甚至更多的氢原子 结合，生成稳定的金属氢化物，同时放出热量将其稍稍加热，氢化物发 生分解，吸收热量后，又可将吸收的氢气释放出来。
nH/nM=1。在室温下每个金属分子能与6个氢原子结合，LaNi5为六方结构， 底边点阵常数a=0.5017nm，高c=0.3977nm，体积V =0.08680nm3。 LaNi5H6的底边点阵常数a=0.5388nm，高c=0.4250nm，体积 V=0.10683nm3，吸氢后体积膨胀24％。
(3)
2) 氯化物还原
用金属钠和氢气共同还原金属氯化物： (4)
9
x 400~500o C MCl x +xNa+ H 2 MH x +XNaCl 2
式中，M为Li、Na、Ca、Sr、Ba、La、Ce等，x=1~3。
3) 氧化物还原
ti600合金吸氢的动力学特征
ti600合金吸氢的动力学特征
TI600合金是一种由钛（Ti）和镍（Ni）组成的合金，具有良
好的吸氢性能。
以下是TI600合金吸氢的动力学特征：
1. 快速吸氢速率：TI600合金对氢气具有较高的吸氢速率，能
够快速吸收氢气。
这是由于合金中的晶格结构和合金元素之间的相互作用提供了多个吸附位点，有利于氢原子的吸附和扩散。
2. 温度依赖性：TI600合金的吸氢速率随温度的变化而变化。
一般而言，较高的温度会提高吸氢速率，因为高温有利于氢原子在合金中的扩散。
3. 压力依赖性：TI600合金的吸氢速率与氢气压力有关。
较高
的氢气压力能够提高吸氢速率，因为高压有利于氢原子渗透入合金中。
4. 吸氢容量：TI600合金的吸氢容量是指单位质量合金能够吸
收的氢气量。
TI600合金具有较高的吸氢容量，能够吸收大量
的氢气。
总体而言，TI600合金具有良好的吸氢动力学特征，能够快速
吸收大量的氢气。
这种特性使其在氢储存和氢能应用领域具有潜力。
Ti-Hf合金的结构和吸氘热力学性质
Ti-Hf合金的结构和吸氘热力学性质邴文增;龙兴贵;朱祖良;郝万立;罗顺忠;彭述明【摘要】采用磁悬浮法制备了4种TiHfx,(x=0.13,0.26.0.52,1.03)二元合金.利用X射线衍射技术对纯钛、纯铪和4种成分Ti-Hf二元合金吸氘前后的物相结构、品胞参数和吸氘特性进行了研究.Ti-Hf合金吸氘前均为六方密堆结构,饱和吸氘后形成较单一的面心四方ε相氘化物.随Hf含量增加,Ti-Hf合金及其ε相氘化物的晶胞参数均呈增大趋势.压强-组成等温线显示.Hf含量增加将导致氘化物室温平衡压升高,Ti-Hf合金热力学性质趋近于H-Hf体系,Hf对Ti-Hf合金氘化物热力学性质起主导作用.Hf掺杂显著降低了Ti吸氘的体膨胀,从而有望缓解由于体胀导致的氢脆现象.【期刊名称】《无机化学学报》【年(卷),期】2010(026)006【总页数】5页(P1008-1012)【关键词】Ti-Hf合金;氘化物;晶胞参数;热力学性质;晶格膨胀【作者】邴文增;龙兴贵;朱祖良;郝万立;罗顺忠;彭述明【作者单位】中国工程物理研究院核物理与化学研究所,绵阳621900;中国工程物理研究院核物理与化学研究所,绵阳621900;中国工程物理研究院核物理与化学研究所,绵阳621900;中国工程物理研究院核物理与化学研究所,绵阳621900;中国工程物理研究院核物理与化学研究所,绵阳621900;中国工程物理研究院核物理与化学研究所,绵阳621900【正文语种】中文【中图分类】O643.134纯Ti氢化物具有极低的氢离解平衡压、很高的贮氢密度和高的热力学稳定性，TiH2中的氢密度高达9.1×1022H·cm-3，是迄今为止发现的吸氢密度最高的单质金属材料，广泛用于高真空环境氢同位素贮存，特别是在密封中子管中，Ti及其合金的氢化物被用作氘离子源片和氚靶材料[1]。
在实际应用中，由于Ti吸氢时体膨胀率很大(～22%)，氢化物容易脆化掉粉，导致机械强度降低，是制约真空器件性能的瓶颈[2]。
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Ｔ ｈ ｅ ｒ ｅ ｓ ｕ ｌ ｔ ｓ ｈ ｏ ｗ ｓ ｎ ｏ ｈ ｙ ｄ ｒ ｉ ｄ ｅ ｉ ｓ ｆ ｏ ｕ ｎ ｄ ｉ ｎ ｈ ｙ ｄ ｒ ｏ ｇ ｅ ｎ ａ ｔ ｅ ｄ Ｔ ｉ ４ ０ ａ ｌ ｌ ｏ ｙ ｂ ｅ ｃ ａ ｕ ｓ ｅ ｏ ｆ ｈ ｉ ｇ ｈ ｓ ｏ ｌ ｕ ｂ ｉ ｌ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ ｈ ｙ ｄ ｒ ｏ ｇ ｅ ｎ ｉ ｎ母ｐ ｈ ａ ｓ ｅ ．Ｂ ｕ ｔ ｂ ｏ ｕ ｎ ｄ ａ ｒ ｉ ｅ ｓ ｏ ｆ ｐ
Ｔ ｉ ４ ０阻燃 合金 ¨ 是一 种 新 型高 稳 定 Ｂ钛 合金 ， 其名 义成 分为 Ｔ ｉ 一 ２ ５ Ｖ一１ ５ Ｃ ｒ 一 ０ ． ２ Ｓ ｉ 。该 合金 具有
良好 的阻燃 性 能 和 室 温 塑 性 ， 可用 于发动机部件 ；
Ｔ ｉ ４ ０合金 在超 塑变 形 时 的 晶粒 。因此 ， 氢在 一 定 程 度 下可 改善 Ｔ ｉ ４ ０合金 的高 温加 工性 能 。 为 了能更 好 地研究 氢对 Ｔ ｉ ４ ０合 金 性 能 的影 响 ， 需研 究 氢对 Ｔ ｉ ４ ０合 金 微 观 组 织 和 相 的 影 响 。本 文 主要 研究 氢对 Ｔ ｉ ４ ０合 金 的组 织 和 析 出相 的影 响 规
Ｗ ＡＮＧ Ｘｉ ａ ｏ １ ｉ
（ Ｓ ｃ ｈ ｏ ｏ ｌ ｏ ｆＭａ ｔ ｅ ｒ ｉ ａ ｌ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ａ ｎ ｄ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ， Ｘ ｉ ｈ ｕ ａ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ，Ｃ ｈ ｅ ｎ ｇ ｄ ｕ ６ １ ０ ０ ３ ９ Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
相 中的溶解度很 高 ， Ｔ ｉ ４ ０合金中并没有发现氢化物 的析 出 ， 但 ｐ晶界 处更加 宽化 ； 当氢含 量较高 时 ， ｐ相 内开始 析
出Ｏ ｔ 相， 并伴随着硅化物粒子 的析 出 ； 吸氢 Ｔ ｉ ４ ０合金放氢后 ， 合金 中的相 与原始合金一致 。 关键词 ： Ｔ ｉ ４ ０合金 ； 相 ； 硅化物
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ： Ｍｉ ｃ ｒ ｏ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｕ ｒ ｅ ｅ ｖ ｏ ｌ ｕ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ Ｔ ｉ ４ ０ ａ ｌ ｌ ｏ ｙ ａ ｆ ｔ ｅ ｒ ｈ ｙ ｄ ｒ ｏ ｇ ｅ ｎ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｎ ｄ ｄ ｅ ｈ ｙ ｄ ｒ ｏ ｇ ｅ ｎ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｗａ ｓ ｉ ｎ ｖ ｅ ｓ ｔ ｉ ｇ ａ ｔ ｅ ｄ ｂ ｙ ＸＲＤ，ＯＭ ａ ｎ ｄ Ｔ Ｅ Ｍ．
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近年 来 ， 利用 氢 在 钛 合 金 中 的 可 逆 性 ， 研 究 者 们 把 氢 作 为一种 临 时合 金 元 素 来 改 善钛 合 金 的加 工 性 、 高 温性 能 、 超 塑性 能等 一 。ｗ． Ｊ ．Ｈ ｅ等 研 究 了 氢含 量对 Ｔ ｉ ４ ０合 金 在高 温下 的 硬化 与软 化 ， 研究 表
但该合金 因含有 大量 的合金元素 Ｖ ， 使合金高温加 热锻 造 时严重 氧化 ， 这是 其 高温 塑 性 较 差 的原 因 之 热加 工 困难成 为 Ｔ ｉ ４ ０合 金应 用 的最 大 阻碍 。
一
。
律， 为进 一 步 研 究 氢 在 Ｔ ｉ ４ ０合 金 中 的 作 用 提 供
参考 。
中图 分 类 号 ： Ｔ Ｇ１ ４ ６ ． ２＋ ３ 文 献 标 志码 ： Ａ 文章编号 ： １ ６ ７ ３—１ ５ ９ Ｘ（ ２ ０ １ ４ ） ０ １ — ０ ０ ２ ３— ０ ５ ｄ ｏ ｉ ： １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ６ ７ ３—１ ５ ９ ２ ０ １ ４ ． ０ １ ． ０ ０ ６
Ａ ｆ ｔ ｅ ｒ ｄ ｅ ｈ ｙ ｄ ｒ ｏ ｇ ｅ ｎ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ，ｐ ｈ ａ ｓ ｅ ｏ ｆ Ｔ ｉ ４ ０ ａ ｌ ｌ ｏ ｙ ｉ ｓ ｓ ｉ ｍｉ ｌ ａ ｒ ｔ ｏ ｏ ｒ ｉ ｇ ｉ ｎ ａ ｌ ｏ ｎ ｅ ．
Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄｓ： Ｔｉ ４ ０ ａ ｌ ｌ ｏ ｙ； ｐ ｈａ ｓ ｅ；ｓ ｉ ｌ ｉ ｃｉ ｄ ｅ
第３ ３卷第 １ 期
Ｖｏ １ ． ３ ３， Ｎｏ ．１
西 华 大 学 学 报 （ 自 然 科 学 版 ）
Ｊ ｏ ｕ ｒ ｎ ａ ｌ ｏ ｆ Ｘｉ ｈ ｕ ａ Ｕｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ・ Ｎａ ｔ ｕ ｒ ａ ｌ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ
２ ０ １ ４年 １月
Ｊ ａ ｎ ．２ ０ １ ４
・
先进 材 料及 能 源 ・
Ｔ ｉ ４ ０合金 吸放 氢后 的 组 织演 变 规 律
王 小 丽
（ 西华大学材料科学与工程学 院， 四川 成都 ６ １ ０ ０ ３ ９）
摘
要： 利用 Ｘ Ｒ Ｄ、 Ｏ Ｍ、 Ｔ Ｅ Ｍ 等方法研 究 了 Ｔ ｉ ４ ０合金 吸氢与放 氢后 的组织 演变规律 。研究 表 明： 由于氢在 ８