稀土Y掺杂V-Cr合金增塑机理及透氢性能

2024-05-24 金属学报100 1.73M 0

  氢分离V100-xCrx (x=8、10,原子分数,%,下同)合金冷轧时易开裂,难以室温加工成形,而稀土Y的掺杂有助于提高冷轧塑变能力,促进高通量氢分离钒合金膜的规模化低廉制备。在优良冷轧成形性能的基础上,研究透氢效率和抗氢脆使用寿命对开发新型高质量非Pd合金膜具有重要理论意义和应用价值。本工作利用氧氮氢分析仪、XRD、SEM、TEM、EPMA、冷轧机、硬度计、拉伸机、氢渗透装置研究了Y对铸态氢分离V100–x-yCrxYy合金(x=8,y=1;x=10,y=1、3,原子分数,%)微观组织、冷轧成形性能、透氢性能和抗氢脆性能的影响,探究了V100-xCrx合金脆化成因和V-Cr-Y合金增塑机理,且分析了V-Cr和V-Cr-Y合金膜组织形成和抗氢脆性能优劣原因。研究结果表明,V-Cr合金为单相等轴晶组织,而Y的掺杂导致形成枝晶状固溶体与枝晶间细小颗粒的复合组织。二元V-Cr合金中Y的掺杂显著降低了合金的硬度,且大幅度提高了合金的冷轧成形性能。在3种含Y合金中,V91Cr8Y1合金的硬度(108.88 HV)最低,最大冷轧压下率(94.5%)最高。虽然V-Cr-Y合金的氢渗透率较无Y的低,但仍是商业化Pd77Ag23合金的2.5~3.0倍,且其抗氢脆性能远优于V-Cr合金,可缓冷至室温而不破裂。稀土Y作为俘获剂与体系中O和S作用形成第二相颗粒,产生净化除杂效应使基体软化,降低塑变成膜的阻力,从而成功制备出成形性能和抗氢脆性能均优的V-Cr-Y合金膜。



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