硼元素對(duì)金屬間化合物Ni-,3-Fe氫氣誘發(fā)環(huán)境氫脆敏感性的影響.pdf

1、本文研究了在室溫下，Ni3Fe合金在真空和氫氣中拉伸時(shí)，合金中的硼含量(0～0.07wt.％)對(duì)有序態(tài)Ni3Fe合金力學(xué)性能的影響，測(cè)定了氫在不同硼含量Ni3Fe合金中的擴(kuò)散系數(shù)。 研究結(jié)果表明，隨著Ni-24at％Fe合金中硼含量的增加，合金的晶粒尺寸隨之細(xì)化，材料的強(qiáng)韌性也隨之提高；在真空中拉伸時(shí)，Ni3Fe合金的延伸率隨硼含量的增加而增加。加硼后Ni-24at％Fe合金在氫氣環(huán)境中的氫脆程度得到明顯改善，合金的延伸率隨之增

2、加。當(dāng)合金中的硼含量增至0.07wt.％時(shí)，合金的氫脆因子降至1.2％，與無(wú)硼的合金相比，合金的氫脆因子的下降幅度達(dá)到98.5％，幾乎完全抑制了有序態(tài)Ni3Fe合金中由氫氣誘發(fā)的環(huán)境脆性。在氫氣環(huán)境中拉伸，添加0.01wt.％和0.02wt.％硼的合金斷口形貌分別由無(wú)硼時(shí)的完全沿晶脆性斷口依次轉(zhuǎn)變?yōu)檠鼐?韌性混合斷口和完全韌性斷口，當(dāng)硼含量繼續(xù)增加時(shí)，合金斷口形貌無(wú)明顯變化。合金的斷口形貌變化表明：在NiaFe合金中添加硼提高了合金的晶

3、界強(qiáng)度。 Ni-26at.％Fe合金進(jìn)行預(yù)滲氫后，在真空中拉伸時(shí)的性能變化表明，在相同滲氫溫度下，無(wú)序態(tài)Ni3Fe合金的延伸率低于相同成分的有序態(tài)合金。斷口形貌表現(xiàn)為：無(wú)序態(tài)合金的沿晶斷裂區(qū)深度比有序態(tài)合金的沿晶斷裂區(qū)深度大，由沿晶斷裂區(qū)深度計(jì)算得到氫在無(wú)序態(tài)Ni3Fe合金中的擴(kuò)散系數(shù)大于在有序態(tài)合金中的擴(kuò)散系數(shù)，說(shuō)明氫在無(wú)序態(tài)NiaFe合金的擴(kuò)散比在有序態(tài)合金中擴(kuò)散更容易；在相同滲氫條件下，進(jìn)入無(wú)序態(tài)Ni3Fe合金中氫的量高于

4、進(jìn)入有序態(tài)合金中氫的量；氫在無(wú)序態(tài)和有序態(tài)Ni-26at.％Fe合金中的擴(kuò)散激活能分別為：43.45 kJ/tool、30.37 kJ/mol。對(duì)有序態(tài)和無(wú)序態(tài)Ni-26at.％Fe合金的晶格常數(shù)的測(cè)定表明，有序態(tài)Ni3Fe合金晶格常數(shù)小于無(wú)序態(tài)，表明Ni3Fe合金的有序化過(guò)程改變了合金的晶胞參數(shù)，這可能是兩種合金中氫擴(kuò)散系數(shù)有所區(qū)別的原因之一。 研究結(jié)果表明：氫在有序態(tài)Ni-24at.％Fe合金中的擴(kuò)散系數(shù)隨硼含量的增加而降低

5、，此結(jié)果說(shuō)明硼可以降低氫沿Ni3Fe合金晶界的擴(kuò)散系數(shù)，硼含量為0、0.005wt.％的有序態(tài)Ni-24at.％Fe合金中，氫擴(kuò)散激活能基本相同，平均值為20.86kJ/mol，硼含量為0.01、0.02、0.04wt.％的合金中的平均氫擴(kuò)散激活能為29.51kJ/mol。有序態(tài)Ni3Fe合金中的硼含量超過(guò)0.02wt.％后，氫在合金中的擴(kuò)散機(jī)制發(fā)生了改變。以上實(shí)驗(yàn)結(jié)果說(shuō)明：硼提高了有序態(tài)Ni3Fe合金在氫氣環(huán)境中的塑性，降低了合金的氫