Ti-V合金氫化物氫同位素效應(yīng)的研究.pdf

1、研究了Ti0.76V0.24，Ti0.51V0.49和Ti0.25V0.75三種合金及其氫化物的結(jié)構(gòu)、吸氕、氘的熱力學(xué)與動(dòng)力學(xué)行為，測得了熱力學(xué)、動(dòng)力學(xué)參數(shù)和H-D平衡分離因子。結(jié)合理論模擬研究結(jié)果，獲得了Ti-V合金的氫同位素效應(yīng)。 Ti-V合金及其氫化物的結(jié)構(gòu)確定，應(yīng)用了XRD相結(jié)構(gòu)分析和理論計(jì)算的方法。得到的結(jié)果是：研究的三種Ti-V合金為b.c.c結(jié)構(gòu)，晶胞參數(shù)為0.3141nm；其純β氫化物是f.c.c結(jié)構(gòu)，晶胞參數(shù)為

2、0.4314nm;Ti-V合金具有較好的穩(wěn)定性，吸氕、氘后不發(fā)生分解。 對三種合金吸氕、吸氘的p-c-T關(guān)系進(jìn)行了研究，得到了與XRD分析相同的結(jié)論，即Ti-V合金吸氕氘的相轉(zhuǎn)變坪臺要在c＞1.0后才能出現(xiàn)。在c＜1.0范圍內(nèi)，Ti-V合金的氫化物為α相，其XRD譜圖與Ti-V合金的XRD譜圖相似，并且，Ti-V合金吸氕氘近似遵從Sievert(希烏爾)定律。應(yīng)用Sievert(希烏爾)定律和Van'tHoff(范德霍夫)方程分

3、別計(jì)算了三種合金吸氕氘的熱力學(xué)參數(shù)。在c＜1.0范圍內(nèi)，三種合金吸氕氘的焓值隨著合金中Ti含量的增加而增大；在c＞1.0范圍內(nèi)，三種合金吸氕氘的焓值隨著合金中Ti含量的增加而減少。Ti-V合金吸氕氘的熱力學(xué)同位素效應(yīng)不明顯，但總體趨勢是在相同條件下，氘的平衡壓力略高于氕的平衡壓力，表明氕化物比氘化物穩(wěn)定。對三種合金－氫同位素體系的氫同位素效應(yīng)進(jìn)行了理論計(jì)算，得到各體系的總能量值和晶胞結(jié)構(gòu)，通過比較得出Ti-V合金氕化物的穩(wěn)定性＞氘化物的

4、穩(wěn)定性＞氚化物的穩(wěn)定性。 測得了三種合金吸氕氘的動(dòng)力學(xué)曲線，發(fā)現(xiàn)三種合金吸氕氘動(dòng)力學(xué)不遵從常見的氣－固反應(yīng)動(dòng)力學(xué)方程，動(dòng)力學(xué)過程十分復(fù)雜，同時(shí)受到溫度、時(shí)間、氫同位素的壓力、氫同位素在金屬中的組成等諸多因素的影響。通過研究歸納，得到三種合金吸氕氘的動(dòng)力學(xué)方程及適用范圍為： kt=[1-(1-a)1/3](Pe/P)1/3(Pf/P)(a＜0.7)三種合金吸氕氘表現(xiàn)出明顯的動(dòng)力學(xué)氫同位素效應(yīng)。Ti-V合金吸氕氘比較，吸氕的