氢/氘化钛热解吸的动力学同位素效应

在高真空金属系统上测定了氢化钛和氘化钛在恒容体系中、350~550℃温度下热解吸氢和氘的P-t曲线;应用反应速率分析方法计算了各自在不同温度下的反应速率常数,得到氢化钛和氘化钛热解吸的表观活化能分别为27.1±0.4和42.3±1.9 kJ/mol。氘化钛热解吸氘的表观活化能高于氢化钛热解吸氢的表观活化能,表现出显著的热解吸动力学同位素效应,表明氘化钛热解吸时需要更高的初始能量;同时也说明氘化钛在相同条件下比氢化钛更稳定。     

氘/氚化锆热解吸动力学同位素效应

在高真空金属系统上测定了氘化锆和氚化锆在恒容体系和775～875℃范围内热解吸的压力-时间等温线(p-t曲线),应用反应速率分析方法计算了各自在不同温度的速率常数。随着温度的升高,热解吸反应的速率增大,反应的平衡压随之增高。由速率常数计算得到氘化锆和氚化锆热解吸的表观活化能分别为(40.1±0.8)kJ/mol和(57.7±1.6)kJ/mol。氚化锆热解吸的表观活化能高于氘化锆热解吸的表观活化能,表现出显著的热解吸动力学同位素效应。     

Ti—Mo合金氘化物热解吸过程研究

采用非零初压热解吸法研究了不同钼含量的钛钼合金TiMo_x(x=0.03、0.13、0.25、0.50、1.00,Mo与Ti原子数之比)氘化物的热解吸动力学,测试了氘解吸量与解吸时间的关系,应用反应速率分析方法得到了其热解吸速率常数k_d和热解吸表观活化能E_d;并与氕化物的热解吸动力学行为进行了比较。结果显示,x=0.03时,合金氕化物E_d小于氘合金化物E_d,与钛放氢动力学同位素效应一致;x=0.13、0.25时,氕化物E_d大于氘化物E_d;x=0.50、1.00时,氕化物与氘化物的E_d差别不大。通过初始解吸时合金中氕、氘含量的比较,结合室温下合金吸氕、氘量及物相结构,对合金放氢动力学同位素效应的本质进行了探讨。     

钛-氚反应特性研究 BR>script

针对氚化钛后处理过程中的技术要求,在金属氢化物热力学及动力学参数测试系统上测定了氚化钛在恒容系统和350~550℃范围内热解吸反应的p-t曲线,并应用反应速率分析方法计算了其在不同温度下的速率常数,得到氚化钛热解吸反应的表观活化能Ea为(62.1±1.6)kJ/mol。     

氧化层对钛吸附与解吸氘的动力学影响研究(Ⅱ)--氧化层对氘化钛热解吸动力学的影响

测定了3种不同氧化层厚度的氘化钛在873～1073K范围内的热解吸反应速率常数,得到673K下氧化5、2h的氘化钛和未经氧化处理的氘化钛热解吸氘的活化能分别为(29.0±1.0)、(27.6±1.0)和(24.9±1.4)kJ/mol。实验表明:氘化钛表面氧化层具有阻氘性能,氘化钛表面氧化层越厚,表观活化能越大。     

氘/氚化铀热解吸的动力学同位素效应

在高真空金属系统上测定了氘/氚化铀在恒容体系和225～400℃范围内热解吸的压力-时间等温线,应用反应速率分析方法计算了各自在不同温度下的速率常数。随着温度的升高,热解吸反应的速率增大,反应的平衡压随之增高。由速率常数计算得到氘/氚化铀热解吸的表观活化能分别为(26.3±0.4)kJ/mol和(27.7±0.6)kJ/mol。活化能数据显示,氘/氚化铀热解吸反应的动力学同位素效应不明显。     

氧化层对钛吸附与解吸氘的动力学影响研究(Ⅰ)--吸氘动力学

应用反应速率分析方法,测定了钛片和表面有氧化层的钛片在恒容体系和475～680℃范围内吸氘反应的速率常数,得到钛片和400℃氧化5h和2h的钛片吸氘反应的表观活化能分别为(112±2)、(181±4)和(115±3)kJ/mol;钛表面氧化层越厚,表观活化能越大;氧化层具有阻氘性能。     

钛-氚反应特性研究Ⅱ.动力学特性

应用反应速率分析方法,通过测定钛在恒容系统内和823~1 023 K范围氚化反应的P-t曲线,计算了钛氚化反应的速率常数,得到钛氚化反应的表观活化能为(155.5±3.2)kJ/mol。通过与文献比较,钛氚化反应的表观活化能明显高于钛氢化和钛氘化的表观活化能。     

热解吸法评价铒氢化物晶体结构的热稳定性

文章介绍了铒氢化物的热力学特性研究进展,实验测定了铒三氘化物的热解吸谱,建立了热解吸谱峰与晶体精细结构的对应关系,发现并确认了铒氘化物中氘原子占据CaF₂型面心立方结构（fcc）八面体间隙（β_Oct）和四面体间隙位置（β_Tet）时的氘释放峰。采用Redhead模型计算得到了γ+β相、β_Oct相和β_Tet相铒氘化物解吸氘的表观活化能,其值分别为（178.3±3.0）、（204.5±1.2）和（309.2±0.6） kJ/mol。结果显示,相结构对铒氘化物的热稳定性具有显著影响。提出了基于实验热解吸谱和Redhead理论模型来评估升温速率影响金属氢化物热解吸特性的方法,采用该方法可大幅减少实验工作量。     

表面有阳极氧化层的钛吸氘动力学

应用反应速率分析方法,测定了钛片和表面有阳极氧化层的钛片在恒容体系和475～680℃下的吸氘反应速率常数,得到钛片和有阳极氧化层的钛片吸氘的活化能分别为112±2kJ/mol和187±3 kJ/mol;钛表面氧化层越厚,表观活化能越大;实验证明氧化层具有阻氘性能.     

Studies on the Characteristic of Titanium–Tritium Reaction

The p–c–T curves of tritium absorption and desorption of titanium were measured using the method of step equilibrium by stepping up the tritium quantity on an experimental apparatus of metal hydride. The p–c–T curves for tritium have one plateau at temperature below 300°C and two plateaus at temperature above 300°C. The thermodynamic parameters of the different phases were determined according to the van’t Hoff equation. The hysteresis effect was not observed in reversible process of tritium absorption and desorption of titanium on our experimental condition. The tritium absorption behavior of titanium in the temperature ranging from 550°C to 750°C and desorption behavior of titanium in the temperature ranging from 350°C to 550°C have been investigated in a constant volume system. A method of the reaction rate analysis was proposed and examined for determining the rate constant. The apparent activation energy obtained by this analysis for the absorption and the desorption were 155.5 ± 3.2 kJ mol⁻¹ and 62.1 ± 1.6 kJ mol⁻¹ respectively.     

Ti-Mo合金的吸放氢动力学

采用磁悬浮熔炼法制备了5种不同组成的TiMo_x（x=0.03, 0.12, 0.25, 0.50, 1.00，原子比）固溶体合金，用定容变压法测试了其在不同温度范围内的吸放氢动力学性能。研究结果表明，合金的吸放氢动力学可以按一级反应来描述，决速步骤为氢原子在合金晶格中的扩散。相同温度下，不同组成样品的吸氢容量随Mo含量的增加而降低。合金的吸氢活性随Mo含量增加先增强后减弱，氢化物的稳定性随Mo含量的增加而降低。     

不同氢化物取向的Zr-4管材制备方法研究

电解渗氢制备氢含量分别为140±20?ppm（1 ppm=1 μg/g）和260±20?ppm的Zr-4管材，通过加载高压气体使管材发生氢化物应力再取向效应，最终获得不同氢化物取向的Zr-4管材。结果表明:以电解参数为105?mA/cm2×2?h和110?mA/cm2×(4?h+50?min)进行电解后可分别获得氢含量为140±20?ppm和260±20?ppm的管材。当温度循环为400~200℃，实际升温和降温速率分别约为10℃/min和0.75℃/min时，通过调节压力和保温时间，仅单次热循环即可获得氢化物取向因子高达0.7的管材。      

Studies on the Characteristic of Zirconium–Tritium Reaction

The p–c–T curves of tritium absorption and desorption of zirconium were measured using the method of step equilibrium by stepping up the tritium quantity on an experimental apparatus of metal hydride. The p–c–T curves for tritium have one plateau at temperature range from 450 to 500°C and two plateaus at temperature above 600°C. The thermodynamic parameters of the different phases were determined according to the van’t Hoff equation. The hysteresis effect was observed in reversible process of tritium absorption and desorption of zirconium on our experimental condition. The tritium absorption behavior by zirconium in the temperature range from 450 to 620°C and desorption behavior of zirconium in the temperature range from 775 to 875°C have been investigated. A method of the reaction rate analysis was proposed and examined for determining the rate constant. The apparent activation energy obtained by this analysis for the absorption and the desorption were (−16.8 ± 0.8) kJ·mol⁻¹ and (57.7 ± 1.6) kJ·mol⁻¹, respectively.     

氢化物取向对Zr-4包壳管室温拉伸和爆破性能的影响

通过室温爆破和室温拉伸实验，研究了氢化物取向对氢含量140±20?μg/g和260±20?μg/g的Zr-4管材力学性能的影响。结果表明:在研究的2种氢含量下，氢化物取向对室温拉伸性能和室温爆破强度无明显影响，周向延性对氢化物取向十分敏感。随着氢化物取向因子增加，室温爆破延伸率显著降低。与氢含量140±20 μg/g的管材相比，氢含量260±20 μg/g的管材室温爆破延伸率下降得更快。      

超大容量氢同位素色谱分离系统的概念设计

在多年从事色谱分离氢同位素技术研究的基础上,设计了一套超大容量氢同位素分离系统,包括系统的总体设计,以配气及纯化、三级色谱柱、气体流路及自动控制和载气回收为主的单元设计,以及调试实验方案设计。该系统的特点是可以根据氢同位素分离解吸谱图的信息比较直接地计算出解吸过程的动力学参数,即在实验数据的支持和适当的假设条件（平衡再吸附、均匀表面）下,依靠解吸速率方程、形状参数和解吸活化能的计算便可比较系统地描述其复杂的动力学过程。在以前的工作中,虽然已经证实了采用5A分子筛柱在77 K的低温下,可以连续富集氢 氘混合气中的氘、天然氢中的氘,甚至含氚重水中的氚的可行性,但本工作仅是初步的概念设计,其可行性还须通过实验结果来验证。     

Characteristics of hydriding and hydrogen embrittlement of the Ti–Al–Zr alloy

The characteristics of hydriding and hydrogen embrittlement of the Ti–Al–Zr alloy were evaluated. The amount of hydrogen absorbed into the alloy at 500 °C was continuously monitored using a hydrogen pressure measurement. The rate of decrease in hydrogen pressure indicated a high absorption rate of hydrogen into the alloy, following a linear rate law. X-ray diffraction studies showed the formation of δ-phase titanium hydride (TiH_1.97) after hydriding. At room temperature, the alloy showed much sensitivity to embrittlement in ductility by hydrogen. The δ-hydrides in the grain boundaries promoted the crack propagation in the presence of stress, leading to the cleavage failure mode. However, the tensile strengths were almost independent of the hydrogen content up to 1174 ppm. It is thus concluded that the δ-hydride acts to decrease the ductility without affecting tensile strengths.     

氢同位素色谱分离柱程序升温解吸的理论研究

在物理吸附动力学和多年色谱分离氢同位素实验的基础上,针对氢同位素与5A分子筛表面的程序升温解吸过程开展了理论研究,推导了一级无再吸附、一级再吸附、二级无再吸附和二级再吸附四种条件下的解吸速率方程,并通过计算形状参数和解吸活化能对解吸过程的动力学特征加以鉴别。