幾種金屬及其鋰合金的吸放氫效應(yīng)研究.pdf

1、鈦、鋯、釩基儲(chǔ)氫合金以其儲(chǔ)氧量大，吸放氫速度快等優(yōu)點(diǎn)而成為目前儲(chǔ)氫合金研究領(lǐng)域的一大熱點(diǎn)。在中子物理實(shí)驗(yàn)研究中，中子發(fā)生器是常用的中子源之一。這類中子源常采用鈦、釩和鋯吸收氫的同位素作靶，通過恰當(dāng)?shù)暮朔磻?yīng)得到中子。因此，開展鈦、鋯、釩吸氫性能的系統(tǒng)研究對研制這類靶基材料有著指導(dǎo)意義。同時(shí)，找到一種增加靶基材料吸氫量的簡便方法，對增大發(fā)生器的中子產(chǎn)額，延長靶的壽命有著現(xiàn)實(shí)的應(yīng)用價(jià)值。 本論文在調(diào)研了相關(guān)文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，首次采用熱擴(kuò)散

2、的方法形成鈦、鋯、釩的鋰合金，然后對鈦、鋯、釩與鈦、鋯、釩的鋰合金進(jìn)行了不同條件下的吸放氫實(shí)驗(yàn)，對其吸放氫性能進(jìn)行了比較，研究了鋰對鈦、鋯、釩的最大吸氫量的影響；最后，對樣品進(jìn)行分析測試：用X射線衍射(XRD)做物相分析，用掃描電子顯微鏡(SEM)做表觀形貌分析，用二次離子質(zhì)譜(SIMS)做相對含量分析。得出結(jié)論如下： 1、不論是鈦、鋯、釩還是鈦、鋯、釩的鋰合金，在相同的充氫壓，不同的溫度下吸氫后，最大放氫量會(huì)隨著吸氫溫度的升高

3、而增大，放氫速率也隨之增大；同樣，鈦、鋯、釩與鈦、鋯、釩的鋰合金在相同溫度，不同充氫壓下吸氫后，最大放氫量隨著吸氫溫度升高而增大。在相同吸放氫條件下，它們鋰合金的最大吸放氫量大于純鈦、鋯、釩。 2、XRD分析結(jié)果顯示：鈦為密排六方結(jié)構(gòu)，吸氫后產(chǎn)生的鈦的氫化物TiH2的結(jié)構(gòu)是體心四方結(jié)構(gòu)，放氫后TiH2分解產(chǎn)生了具有四方結(jié)構(gòu)的TiH。釩為體心立方結(jié)構(gòu)；吸氫后為面心立方結(jié)構(gòu)；放氫后是體心四方和面心立方結(jié)構(gòu)共存；吸放氫使鋯的晶格常數(shù)增

4、加，晶胞體積增大；在鋰合金的XRD圖上有Li(鋰)和LiH的峰出現(xiàn)，說明鋰成功地?cái)U(kuò)散。 3、SEM分析的結(jié)論是：未吸氫的樣品表面比較致密，裂紋比較少；吸放氫后裂紋增多；高放大倍數(shù)下觀察發(fā)現(xiàn)，裂紋周圍粉化很嚴(yán)重，說明吸放氫循環(huán)會(huì)使樣品粉化，在其表面產(chǎn)生很多的氫出入通道。 4、SIMS分析的結(jié)論是：吸氫后的鈦、鋯、釩樣品中有H元素，說明吸氫實(shí)驗(yàn)是成功的。 鈦中氧的深度分布在1.2微米，釩中氫的深度分布在2.7微米，鋯