氢在Q960纯净钢中的扩散

用电化学氢渗透方法研究高强度纯净钢Q960中氢陷阱、氢渗透温度和试样厚度对氢扩散系数的影响. 研究结果表明: Q960纯净钢中的氢陷阱延长氢原子的穿透时间, 同时降低氢在钢中的扩散系数, 而可逆氢陷阱对氢扩散系数的影响大于不可逆氢陷阱; 氢在Q960纯净钢中的表观扩散激活能为26 056 J/mol; 氢在Q960纯净钢中的扩散系数与试样厚度无关.     

工业纯铁中氢扩散及捕获行为研究：Ⅰ.完全退火工业纯铁中氢的扩散系数

用Devanathan双电解池氢渗透技术测量了20—80℃工业纯铁中氢的扩散系数,D=10.7×10~(-4)exp(-Q/RT),其中扩散激活能Q=7710±150J/mol.本文还讨论了运用电化学法测量氢的扩散系数、制备薄片渗透试样应注意的几个问题.     

酸性环境中高强度低合金钢抗SSC性能及氢渗透机理研究

依据NACE TM 0177-2005标准A法SSC实验结果,结合高强度低合金钢的成分、组织、力学性能分析,研究其抗SSC性能,探讨固溶氢含量、氢渗透速率与高强度低合金钢抗SSC性能的关系。研究结果表明:在加载应力为85%YSmin的条件下,抗酸性C110钢通过了NACE TM 0177-2005标准A法检测,具有良好的抗SSC性能。在NACE TM 0177-2005标准A溶液中,抗酸性C110钢的固溶氢含量及氢的有效扩散系数分别为5.2 m L/100g和3.22×10-7cm2/s,相比于普通P110钢,其非金属夹杂程度较低,固溶氢含量及氢的有效扩散系数较小;抗酸性C110钢的稳态氢扩散电流密度及原子氢晶格扩散系数分别为54.1μA/cm2和9.7×10-7cm2/s,相比于普通P110钢,其稳态氢扩散电流密度及原子氢晶格扩散系数较小。随着溶液p H值降低,酸性增强,抗酸性C110钢的氢晶格扩散系数仅稍微增大,在较低p H值的酸性环境中,相比于普通P110钢,C110钢仍具有良好的抗SSC性能。     

铸钢和锻钢应力腐蚀性能的对比研究

用同一炉钢的铸件和锻件对比研究了在水介质中的应力腐蚀性能,结果表明,铸钢和锻钢应力腐蚀裂纹扩展的激活能相同,均为Q=5540cal/mol。且和氢渗透测出的表观扩散激活能Q=6010cal/mol相—致。无论是阳极极化还是阴极极化均使铸钢和锻钢的da/dt升高,但阴极极化更为明显,氢渗透测量表明,无论是阳极极化还是阴极极化,随电流增大,饱和氢渗透通量明显增加;极化对da/dt和氢渗透通量影响是相似的。 实验表明,试验温度对KIscc影响极小,但铸钢的KIscc明显比锻钢要高。氢渗透测试表明,锻钢的饱和氢渗透通量约比铸钢要大一倍,这就可解释KIscc的差异,这也和断口观察相一致,尽管断口形貌明显依赖开裂时的KI值,但在KIscc附近锻钢全是沿晶断口,而铸钢则以准解理为主。     

AM60-xNd合金T4固溶时间的确定

对真空电阻炉中制备的AM60-xNd试样在不同实验条件下固溶处理。结果表明,Nd的质量分数为0.6%,经20 h的固溶处理,可得到晶粒度为32μm、Al11Nd3球化、显微硬度HV70左右的性能最佳的镁合金材料。同时,分析了固溶时间、Nd元素含量对AM60合金组织与性能变化的作用机理。     

Fe对氢在无序态和有序态Ni3Fe合金中扩散的影响

研究阴极渗氢时Fe的化学计量比对氢原子在无序态和有序态Ni₃Fe合金中扩散的影响.在相同渗氢条件下,随着Fe含量的增加,渗氢后无序态和有序态Ni₃Fe合金的拉伸延伸率逐渐增加,断口上的沿晶断口深度逐渐减小.时间滞后法计算结果表明,在相同渗氢条件下,随着Fe含量的增加,氢在无序态和有序态Ni₃Fe合金中的表观扩散系数和表观扩散激活能逐渐减少.在相同条件下,氢在无序态Ni₃Fe合金中的扩散系数大于氢在有序态Ni₃Fe合金中的扩散系数.     

液相下的8-羟基鸟嘌呤的氢转移反应

本文利用MPWB1K/aug-cc-pVDZ方法研究了水分子辅助的8-羟基鸟嘌呤在水溶液中的氢转移反应.通过优化该反应的反应物、过渡态和产物结构,计算最小能量路径,分析了反应过程中各个部分的电荷分布情况和水溶剂对该反应过程的贡献.计算发现,8-羟基鸟嘌呤在水溶液中的氢转移反应势垒是15.84 kcal/mol,比气相下的同一反应势垒低很多.通过对反应过程的溶剂化效应和极化效应的分析发现,水的极化效应使反应势垒增加了12.85 kcal/mol,而水的溶剂化效应使反应势垒降低了24.7 kcal/mol.因此,在水溶剂的影响下,8-羟基鸟嘌呤的氢转移反应比气相下的反应势垒降低了11.91 kcal/mol.这说明,水溶剂的存在加速了反应的进行.     

MnS夹杂对钢中氢扩散行为的影响

通过实验和有限元计算研究了MnS夹杂对钢中氢扩散行为的影响. 结果表明:当MnS夹杂长度取向与氢渗透方向平行时,氢在钢中的表观扩散系数随MnS含量的增加而增加;当MnS夹杂长度取向与氢渗透方向垂直时,氢在钢中的表观扩散系数随MnS含量的增加而降低. 对于具有扩散通道效应和陷阱效应的第二相,它对氢扩散的影响取决于扩散通道效应和陷阱效应的强弱以及第二相的形状、数量和取向.     

氢在无序态和有序态Ni3Fe合金中的扩散行为

采用电解渗氢的方法研究室温下氢在无序态和有序态Ni₃Fe合金中的扩散行为.研究结果表明,在相同渗氢温度下,渗氢后的Ni₃Fe合金的延伸率随渗氢时间的增加而降低,拉伸断口上的沿晶断裂区(IG)的深度随渗氢时间的增加而增加;在相同渗氢时间下,合金拉伸断口上的沿晶断裂区的深度随渗氢温度的增加而增加.沿晶脆性断裂区的深度与渗氢温度和时间的关系符合菲克扩散方程的解.时间滞后法计算结果表明,氢在无序态Ni₃Fe合金中的表观扩散系数高于在有序态合金中的表观扩散系数.氢在无序态和有序态Ni₃Fe合金中的扩散激活能分别为44.9 kJ/mol和29.5 kJ/mol.     

Nd含量对Mg-5.0Y-xNd-0.6Zr合金组织性能的影响

采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、差示扫描量热分析(DSC)、X射线衍射(XRD)和室温拉伸研究了稀土Nd含量对Mg-5.OY-xNd-0.6Zr(x=0,1.0,1.8,2.6,3.4,4.2,质量分数/%)合金铸锭微观组织和力学性能的影响.结果表明:随着Nd含量增加,合金的平均晶粒尺寸从33.5μm减小到19.2μm,基体内固溶的Y和弥散分布的Mg24Y5颗粒减少,晶界上不连续网状分布的β相增多;合金的抗拉强度先增大后减小,而屈服强度先增大后趋于不变.,其最大值分别为214.5 MPa和102.8 MPa,延伸率和断面收缩率基本呈直线下降,分别从16.4%和23.8%降低到4.9%和2.7%;凝固过程中Nd、Y原子在固液界面前沿富集造成成分过冷度增大以及它们对晶粒生长的抑制作用增强是Nd细化合金晶粒的主要机理.     

铁膜中氢扩散系数的电化学测定

一个略加改进的电化学氢渗透技术被用于测定氢在铁膜中的扩散系数。根据膜的阴极侧面上等氢浓度和等氢流量的不同假设,导出了两个计算D值的方程式。讨论了选用合适方程式的依据。实验表明,对所述的测定体系,必须采用与等氢溶度有关的方程。测得D值为4.3±0.3×10~(-7)cm~2/sec,结果与某些非电化学方法的测定值一致。     

大气中羰基化合物(CH_3)_2C(OH)C(O)CH_3与Cl原子反应的理论研究

本文主要运用量子化学方法和过渡态理论对羰基化合物(CH_3)_2C(OH)C(O)CH_3与Cl原子的大气反应进行研究。在CCSD(T)-F12A/VDZ-F12//BHand HLYP/6-311++G(d,p)能级沿着势能面找到了四条反应通道。研究表明来自于与(CH_3)_2C(OH)C(O)CH_3中—OH相邻两个甲基(—CH_3)的氢提取是主要反应通道,有最低的能垒-0.69 kcal/mol和-1.31 kcal/mol。因此,大气中Cl原子与(CH_3)_2C(OH)C(O)CH_3中H_2反应最容易进行。     

丙烯基硫脲与银电极表面相互作用的EQCM研究

运用循环伏安(CV)和电化学石英晶体微天平(EQCM)方法研究了酸性介质中银阳极溶出和阴极沉积过程以及丙烯基硫脲(ATU)对该过程的影响.实验结果表明:在酸性硝酸银溶液中,银阳极溶出和阴极沉积过程的实验测定值M w/n分别为18.3和43.4g/mol,尽管实验测定值与银1-电子过程的M w/n理论值(108g/mol)相差甚大,但考虑到酸性介质中氢电极过程的影响,仍可指认:在酸性AgNO3溶液中,银的阳极溶出和阴极沉积过程均为1-电子过程.在含有丙烯基硫脲(ATU)溶液中,Ag阳极溶出和阴极沉积过程的M w/n实验测定值分别为104.1和106.3 g/mol,与Ag的1-电子过程的M w/n理论值非常接近,指示丙烯基硫脲(ATU)并不改变银阳极溶出和阴极沉积过程的机理,但ATU阻化了氢的析出,促进了银的电极过程,加大了电极过程的可逆程度.本文从电极表面质量定量变化的角度提供了Ag阳极溶出和阴极沉积过程的新数据.     

丙氨酸甘氨酸混合三、四肽构象稳定性的快速预测

使用特殊氢方法预测丙氨酸甘氨酸混合三肽和四肽分子共111个构象的相对稳定性,并与B3LYP/6-31G^＊方法的相对能量比较,得到了满意的结果.在所有111个构象中,特殊氢方法相对能量与B3LYP/6-31G^＊方法相对能量偏差绝对值大于2.0 kcal/mol的只有3个,偏差在1.0～2.0 kcal/mol之间的有18个,其余均小于1.0 kcal/mol.本文结果表明特殊氢原子在决定多肽构象稳定性方面的内秉重要性.     

Nb-Ti-Ni体系合金的结构及其氢渗透性能

以Ni30Ti31Nb39为成分基点,通过合金成分的规律性调整(5%,原子数分数),研究系列Nb-Ti-Ni体系合金的相结构与氢渗透性能。研究结果表明:制备的Nb-Ti-Ni合金有两相和三相共2种相结构;两相合金由bcc-Nb(Ni,Ti)固溶体和(bcc-Nb(Ni,Ti)+β2-NiTi)共晶相构成;三相合金除上述两相外,还有少量NiTi2相;两相结构合金的氢渗透性能优于三相结构合金性能,合金中Nb含量越多,bcc-Nb(Ni,Ti)固溶体相含量越大,合金的氢扩散系数(D)增大;Ni和Ti含量增大,则降低了固溶体相的比例,不利于合金氢扩散性能提高;Nb-Ti-Ni体系合金的氢扩散系数为10-9数量级,Nb49Ni25Ti26合金的氢扩散系数最大(5.260 5×10-9 m2/s)。     

过饱和7050铝合金固溶体中第二相粒子的析出动力学

利用差示量热法(DSC)并结合JMA方程与双峰分离法对过饱和7050铝合金固溶体中第二相粒子的析出动力学进行分析和计算。研究结果发现:GPⅠ区(367±1)K,η′相(507±1)K和η相(524±1)K的激活能分别为(76.5±0.6),(183.6±2.1)和(666.6±16)kJ/mol,常数k0分别为5.48×1010,5.48×1018和3.14×1066/s,同时得到了其相应的组织转变动力学方程。通过计算发现在本实验条件下,7050铝合金固溶淬火后在393 K时效的峰值时间约为280 h,而在453 K时效的峰值时间约为0.5 h。该计算结果与实验结果十分吻合,其对7050铝合金固溶淬火处理后的人工时效过程有一定的指导作用。     

金属腐蚀基础理论研究

金属物理教研室主要负责金属应力腐蚀断裂机理的研究。发展了氢致开裂理论,通过大量的实验研究,证实了多种材料都存在氢致型性变形而后引起开裂的规律;测出了氢在α铁中的应变场是非球对称的,通过理论计算更正了过去铁中关于氢致非球对称应变场的计算结果;首次指出氢引起的表观弹性模量变化有两部分,一部分和原子键合力有关,另一部分和局部应力松弛有关,并可用实验加以区分。实验证明氢虽然能降低铁的表观弹性模量,但不影响和原子键合力有关的弹性模量。通过实验观察和理论计算,发现氢能促进金属中位错的增殖和运动,使解理裂纹易于形成,发展了氢致解理断裂机制,在超高压电镜下研究跟踪钛合金的氢致开裂过程中,进一步证实了另一个氢致相变——开裂机制;在硅单晶中通过结构变化算出了导致裂纹形核的氢压值,为氢压理论提     

氢在金属玻璃Fe_(39)Ni_(39)Si_8B_(12)Mn_2中的扩散及其对弹性模量的影响

用排水集气法分别测量了淬态和退火处理Fe_(39)Ni_(39)Si_8B_(12)Mn_2金属玻璃在室温附近不同温度下的氢的扩散系数,由此计算出扩散激活能。退火处理导致的结构弛豫均使频率因子D_0和激活能变小。测量了样品在弯曲振动模式下共振频率,发现氢可以降低金属玻璃的杨氏模量,且充氢后时效过程中共振频率随时间的变化规律和时效过程中样品含氢量的曲线相似,即由氢降低的杨氏模量和含氢量成正比。     

Ir在La_2O_2CO_3(001)表面吸附的理论研究

制氢技术是发展燃料电池的关键技术之一,而目前研究较多且具有良好应用前景的制氢技术是醇类水蒸气重整制氢法制氢.具有高活性、高选择性、高稳定性的催化剂在醇类催化制氢过程中起重大作用.采用密度泛函和周期边界模型对La2O2CO3负载Ir催化剂体系界面作用作了理论研究,计算了Ir在La2O2CO3(001)面上的各个吸附位点的吸附能.计算表明Ir原子在La2O2CO3(001)面上各个吸附位点上均发生化学吸附,其中吸附能最高的吸附位点为桥位平行,其吸附能为-479.863 kJ/mol.进而计算了Ir在Ca掺杂的La2O2CO3(001)面上各位点吸附能,结果表明Ca掺杂后的载体对Ir的吸附能力大大提高,且桥位平行位点依旧为最佳吸附位点,其吸附能达到-676.971 kJ/mol.     

稀土对T91耐热钢动态再结晶行为影响

采用Gleeble-1500热/力模拟试验机进行压缩试验,研究了不同变形条件下微量稀土对T91耐热钢动态再结晶行为的影响.分析绘制了稀土加入前后实验钢的真应力–真应变曲线、再结晶–温度–时间图、再结晶图及功率耗散图,并计算了高温下实验钢的再结晶激活能.在变形温度为850～1100℃,变形速率为0.004～10 s 1变形条件下,变形温度越高和变形速率越低,动态再结晶越容易发生.稀土加入会产生固溶强化,稀土元素与碳原子发生交互作用,且在晶界处或晶界附近偏聚,使变形抗力与峰值应变均增大,再结晶激活能由354.6 kJ.mol 1提高到397.2 kJ.mol 1.另外,稀土会显著推迟再结晶发生时间,扩大再结晶的时间间隔,推迟再结晶动力学过程.