Y掺杂的V基固溶体膜的结构和氢渗透性能

摘要

V基固溶体合金具有较高的氢溶解度和氢渗透速率,但氢分离应用存在氢脆和高温内扩散问题。本研究制备了V_(92−x)Fe_(8)Y_(x)、V_(92−x)F_(e)4Pd_(4)Y_(x)(x=0,0.2)合金,探讨Y掺杂(0.2%)对V基固溶体合金结构和氢渗透性能的影响。结果表明:Y掺杂的V基固溶体偏析出第二相,V_(91.8)Fe_(8)Y_(0.2)合金偏析出富Y的Y-V化合物,V_(91.8)Fe_(4)Pd_(4)Y_(0.2)偏析出富Pd的Pd-Y-V化合物相。Y掺杂降低了合金的氢溶解度,提高了抗氢脆性能。V_(91.8)Fe_(4)Pd_(4)Y_(0.2)膜片氢渗透系数为5.93×10^(−8)mol∙m^(−1)∙s^(−1)∙Pa^(−0.5)(723 K),大约是纯Pd膜氢渗透系数的4倍。高温氢渗透持久性测试后(723 K,10 h),V_(92)Fe_(8)和V_(92)Fe_(4)Pd_(4)膜片氢通量均降到0,V91.8Fe4Pd4Y0.2膜片氢通量保持为8.28×10^(−6)mol∙m^(−1)∙s^(−1)。结构分析表明,微量Y掺杂(0.2%)在一定程度上能抑制渗氢过程中Pd膜与V基底互扩散现象,进而改善高温下膜片氢渗透稳定性。