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無需激活Ti基吸氫材料的制備與性能研究

發(fā)布時間:2021-11-29 14:28
  真空工作腔內的殘余氫氣會對功率放大器造成嚴重危害。在器件內部預置吸氫材料是解決這一問題的有效技術途徑。由于該類器件內部通常有低熔點的焊料,從而要求吸氫材料在使用時應避免高溫激活處理程序。本文以吸氫量較大的鈦箔作為基體材料,經(jīng)酸洗處理后,采用磁控濺射工藝在其表面沉積一層鈀膜,制備使用前免激活的Pd/Ti吸氫材料。采用SEM和XRD表征了 Pd膜的微觀形貌和晶體結構,通過XPS分析了 Pd膜表面和材料內部的元素價態(tài),通過ToF-SIMS對材料內部元素的深度分布進行了分析,利用定容法對材料的吸氫性能進行了測試。研究工作的主要內容如下:(1)采用酸洗的預處理方式對Ti箔表面氧化層進行了去除。探究了酸洗時間對鈦箔表面粗糙度的影響。在酸洗成分為1wt%HF+5wt%HN03+94wt%H2O的酸洗液中進行酸洗處理2 min可有效去除鈦箔表面的氧化層,鈦箔表面的吸氫活性得以恢復。(2)通過調控磁控濺射工藝參數(shù),包括濺射氣壓、濺射時間、濺射功率、襯底溫度等,對Pd膜的微觀形貌進行了優(yōu)化。在背底真空為2.0×10-4 Pa、濺射氣壓為0.2 Pa、濺射功率為150 W、濺射時間為150 s的條件下,制備... 

【文章來源】:北京有色金屬研究總院北京市

【文章頁數(shù)】:66 頁

【學位級別】:碩士

【部分圖文】:

無需激活Ti基吸氫材料的制備與性能研究


圖1.1吸氫材料的PCT曲線的示意圖??

曲線,平臺,曲線,材料


?1緒論???I?f\??/?/?Resorption?\?.??i?\?\?\??i?i?1??義?i????i?藝?????i?|?I?i??0?0.25?0.5?0.75?1.0??圖1.2吸放氫P-C-T平臺滯后曲線[l8】??1.2.3吸氫材料的動力學特性??吸氫材料的吸放氫動力學特性也是衡量材料吸氫性能的重要指標。動力學特性主??要研究材料在吸放氫過程中的反應速率問題,這主要由吸氫材料的自身特性及特定吸??氫溫度下的吸氫機理等因素決定的基于吸氫材料的吸氫反應動力學,主要由以??下幾個過程來對吸氫過程的反應速率進行控制[21]:??(1)氫的吸附與解離。氫分子首先在吸氫材料表面被物理吸附,氫分子會解離形??成氫原子,被吸氫材料化學吸附。材料表面的催化活性決定了這一過程的反應速率。??(2)氫的擴散。活性氫原子進一步在材料內部擴散,該過程的反應速率由較多因??素控制,包括材料表面鈍化層的厚度、金屬的晶粒尺寸、致密度以及氫在金屬和氫化??物層中的擴散系數(shù)等。??(3)?a->p相變。吸氫過程進一步進行,氫的濃度繼續(xù)增加并高于金屬氫化物(3相??對應的氫濃度時,a相逐漸轉變?yōu)橼嘞唷4诉^程中,P相形成過程的反應速率由氫化??物P相的形核速度和生長速率決定。??此外,吸氫材料在實際應用中的吸放氫過程十分復雜,過程中往往伴隨熱量的吸??收和釋放,因此測試溫度是材料的吸氫動力學性能的影響因素之一。??1.3.1吸氧材料無需激活的設計思路與研究進展??在科研與生產(chǎn)實踐中,部分需要長效無氫環(huán)境的電真空器件對溫度調節(jié)有嚴格要??求[1()]。傳統(tǒng)吸氫材料由于在使用前需要高溫激

相圖,體系,氫化,溶解度


?1緒論???表1.1金屬鈦的吸氫平臺壓與溫度的關系[37】??溫度(°c)?吸氫平臺壓(Pa)??25?1〇-'6??427?132??477?902??578?19961??金屬鈦在吸氫過程中會發(fā)生相變,鈦-氫體系相圖如圖1.3所示。圖中a相固溶體??的晶體結構是密排六方結構,P相固溶體的晶體結構是體心立方結構。氫在a-Ti中的??室溫溶解度很低,約為0.12%,隨著溫度的升高,氫在鈦中的溶解度逐漸變大,溫度??升高到共析轉變溫度時溶解度達到最大值。在約600°C后氫的溶解度隨溫度的升高而??逐漸降低。氫在a相中的溶解度比氫在P相中的溶解度。郏常福。反應生成的氫化物相??主要有S相(FCC)氫化物和s相(四方晶系)氫化物。在具有CaF2型FCC結構的S??相氫化物中,氫原子位于四面體間隙中,只有少數(shù)位于八面體間隙中。在一定的氫濃??度范圍內,S相氫化物與a相和p相固溶體共存。在室溫下,在氫濃度對應為57%到??64%的S相單相區(qū),相應的氫/鈦原子比為1.5-1.94。隨著溫度的升高,S單相范圍變??大。在較窄的低溫、高氫濃度范圍內,s相為四方晶系氫化物。當溫度達到臨界溫度??或氫濃度低于64%左右時,會發(fā)生s—S的快速可逆相變。??Weight?Percent?Hydrogen??0?5?10?2030100??1800-j????______????1?1????u??1500-?、、、:、、、??\L?/??P?1200-?、、、、?-、'、、?/??3?900?{^l)?797?°C?''????丫??I??卜挪?/?m〇c??/68?39?、、?L

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本文編號:3526670

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