(Pd,Al)掺杂对V基固溶体合金结构和氢渗透性能的影响

作者：吴晨曦; 张艳丽; 陆永鑫; 王凤; 乔涛; 黎演明; 黄志民^*; 王仲民^*

来源：功能材料, 2022, 53(05): 5117-5159.

• V基固溶体
• 掺杂
• 氢溶解度
• 抗氢脆性
• 氢扩散系数

金属钒(V)具有高的氢渗透速率，但氢脆问题限制了其在氢分离/提纯中的实际应用，元素掺杂是改善金属氢脆的有效手段。研究了(Pd, Al)掺杂对V基固溶体结构和氢渗透性能的影响。利用电弧感应熔炼制备了系列V100-xPdx和V100-xPdx/2Alx/2(x=3.125,6.25)合金样品。利用XRD、EDS等对合金样品的结构和成分进行表征，PCT吸氢曲线和电化学阶跃法分别测试分析了合金样品的氢溶解度和氢扩散系数。研究证实，V100-xPdx和V100-xPdx/2Alx/2合金样品均为单相的V基固溶体(V-bcc结构)。同纯V相比，掺杂固溶体有明显的晶胞畸变现象，V93.75Pd3.125Al3.125固溶体具有最大的晶格参数变化率(0.257%)。掺杂不同程度地降低了金属V的氢溶解度、增大氢化物形成焓，有利于改善金属钒的抗氢脆性能。双掺V96.875Pd1.5625Al1.5625合金具有高的氢扩散系数(5.03×10-10 cm2/s),是单掺V93.75Pd6.25合金的4倍多。同时该合金样品也保持有较好的机械延展性，其维氏硬度为185.64 HV。研究表明，同金属钒相比，元素掺杂制备的钒基固溶体合金的氢渗透和抗氢脆性能得到有效改善。

• 单位
  广西科学院; 桂林电子科技大学