Nb-Ni-Ti三元合金组织演化与渗氢性能研究.pdf

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工工工程硕士工程硕士学位论文


Nb-Ni-Ti 三元合金组织演化与渗氢性能研究






硕士研究生: 曾庆轩
导师: 郭景景杰教授
李新中副副教授
申请学位: 工程硕士
学科: 材料工程
所在单位: 材料科学与工程学院
答辩日期: 2013 年 7 月
授予学位单位: 哈尔滨工业大学
Classified Index:
:669



Dissertation for the Master Degree in Engineering




STUDY OF THE MICROSTRUCTURE EVOLUTION
AND HYDROGEN PERMEATION PERFORMANCE
OF THE Nb-Ni-Ti TERNARY ALLOYS






Candidate ::: Zeng Qingxuan
Supervisor ::: Pro. Guo Jingjie
Asso. Prof. Li Xinzhong
Academic Degree Applied for ::: Master of Engineering
Speciality ::: Materials Engineering
Affiliation ::: School of Materials Science and
Engineering
Date of Defence ::: July, 2013
Degree-Conferring-Institution ::: Harbin Institute of Technology
哈尔滨工业大学工程硕士学位论文
摘要
本文根据“多相构成,功功能分分担”的 Nb-Ni-Ti 渗氢氢合金金设计理念,选择了 19
种成分分的 Nb-Ni-Ti 三元元合金金进行配制制熔炼,利利用扫描电子显显微镜、X 射线衍射仪等
手段分分析了 Nb-Ni-Ti 三元元合金金铸态组织与结结构,研究了 Nb-Ni-Ti 合金金铸态组织随
合金金成分分的变化规律,从而获获得了理想渗氢氢合金金组织构成的成分分范范围。利利用
Bridgman 定向凝凝固装置置对 Nb19 Ni 41 Ti 40 合金金进行不同抽拉速度下的定向凝凝固实验,
研究其其在近平衡凝凝固条件下的定向凝凝固生长形貌。选择了 8 种成分分的 Nb-Ni-Ti 合金金
进行不同条件下的渗氢氢实验,分分析了 Nb-Ni-Ti 三元元合金金的渗氢氢机理与氢氢脆机理。
不同类型成分分的 Nb-Ni-Ti 合金金铸态组织的相组成与相体积分分数随成分分的变化
规律不同。得出出合金金成分分位于 Nb-NiTi 伪二元元系统统中,并且 Nb 原子百分分含量大于
19at.% 时时,合金金由初初生相α(Nb) 固溶体和二元元共共晶晶组织[α(Nb)+NiTi] 构成,是是 Nb-Ni-Ti
合金金渗氢氢的理想成分分范范围。Nb 19 Ni41 Ti 40 合金金定向凝凝固实验结结果表明明,抽拉速度为
5µm/s 以下时时可以获获得平界面二元元共共晶晶组织定向生长形貌,证明明了该成分分即为组织
完全全由二元元共共晶晶组织[α(Nb)+NiTi] 构成的合金金共共晶晶点成分分。当抽拉速度为 3µm/s 时时
共共晶晶组织中α(Nb) 固溶体体积分分数最高,随着抽拉速度的增加加,共共晶晶间距明明显显减减小。
成分分为 Nb 19 Ni 41 Ti 40 、Nb 22 Ni 39 Ti 39 、Nb 24 Ni 38 Ti 38 和 Nb 30 Ni 35 Ti 35 四种成分分合金金能
够进行持续续的渗氢氢实验,没没有发现氢氢脆断裂现象。Nb 25 Ni 30 Ti 45 、Nb 25 Ni 35 Ti 40 、
Nb 25 Ni 40 Ti 35 和 Nb 25 Ni 45 Ti 30 组织中含有脆性相 NiTi 2 金金属间化合物,这些成分分的合金金
膜在渗氢氢实验过程中产生氢氢脆。通过渗氢氢实验验证了α(Nb) 固溶体和二元元共共晶晶
[α(Nb)+NiTi] 作为理想渗氢氢合金金组织构成的正确性。渗氢氢实验结结果表明明,氢氢气气通过

膜片的流量(J·L)与膜片上下游压力力平方根之差(Pu –Pd )能够保持较好的线性关关
系;Nb-Ni-Ti