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摘要
目前，围绕ⅤB族金属（Nb、V和Ta）及其合金开发廉价和高渗氢性能的合金膜材料成为研究的热点。基于此，本工作围绕Nb-Ti-Fe渗氢合金体系，即Nb10Ti50+xFe40-x和Nb15Ti45+xFe40-x（x=0,5,10）合金，开展了一系列研究。首先通过SEM、EDS和XRD等对其显微结构特征进行了表征；在此基础上，利用氢渗透测试仪和Devanathan-Stachurski型电解池测量上述合金的氢传输性能，如氢渗透、氢扩散和氢溶解性能；最后阐明了合金成分、组织、氢传输性能之间的本征关系。研究结果表明，六种Nb-Ti-Fe三元合金均具有双相结构特征，即由TiFe相和α-Nb相组成，尽管个别成分中含有少量的NbFe相。此外，上述合金中，随着Ti/Fe比率的升高（即x值↑）,共晶相体积分数增大，相反，初生TiFe相含量减少，伴随上述变化，合金的氢渗透性能变好，但抗氢脆性能变差，上述结果进一步证实了组织中的初生TiFe相和共晶相起抗氢脆作用，而α-Nb固溶体相起渗氢作用。Nb10Ti55Fe35合金在673 K下具有最优的渗氢性能，即：其氢渗透系数为3.28×10-8mol H2m-1·s-1·Pa-1/2,是相同实验条件下纯Pd的2.1倍。上述结果还远高于文献报道中的Nb12Ti52Fe36(2.9×10-8mol H2m-1·s-1·Pa-1/2)。本工作证实了成分优化设计可以很好地调控合金的显微组织结构，进而获取综合性能良好的Nb-Ti-Fe渗氢合金。
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