Pd基二元合金膜应用研究进展

Pd基合金膜对氢气具有唯一渗透性和高渗透率，在氢气生产、应用、回收、探测等领域有着广阔的应用前景。PdAg, PdCu, PdAu,PdPt, PdRu为近年来Pd基二元合金膜的研究热点，对它们的研究重心也逐渐由提高合金膜的氢渗透性能，转向了对循环稳定性、高温稳定性、抗毒化性能及膜反应转化率等综合性能的优化。其中PdAg与PdCu合金膜的技术成熟度高，已在具有商业价值的重整制氢反应器及氢气净化器中投入使用。PdAu, PdPt, PdRu合金膜在实验研究中的优异表现，也展示了其在商业应用中的巨大潜能。介绍了上述几种Pd合金膜在重整制氢、脱氢加氢反应器及氢纯化器中的最新研究进展，讨论了其在实际应用中面临的问题与挑战，提出了不同Pd合金膜可适应的服役条件及可行的优化方案。最后对Pd合金膜开发与应用的发展趋势作了展望，指出了Pd合金膜抗毒化性能的提升仍然是未来研究的重点。     

氢气分离提纯用钯及钯合金膜的研究进展

伴随着煤、石油和天然气等传统化石能源在使用过程中产生的温室效应、能源危机等弊端,更清洁的氢能逐渐受到关注。氢能在能源、交通、工业等领域具有广阔的应用前景,尤其以燃料电池车为代表的交通领域是氢能初期应用的突破口与主要市场。而氢燃料电池对氢气浓度要求较高,氢气中即使微量的H2S和CO杂质也会严重降低电池性能。因此,需要对氢气进行分离纯化去除杂质气体。钯及钯合金膜由于对氢气具有极高的选择渗透性而应用于氢气的分离提纯,然而钯及钯合金膜的化学稳定性问题一直制约其广泛应用。本文介绍了纯Pd膜,Pd-Ag,Pd-Y,Pd-Pt,Pd-Cu和Pd-Au二元合金膜以及Pd-Ag-M,Pd-Cu-M三元合金膜氢渗透与抗杂质气体毒化方面的研究进展及存在问题。纯钯膜在低温下存在氢脆现象且易被杂质气体毒化;与纯钯膜相比,钯基二元合金膜成本较低,Pd-Ag,Pd-Y合金膜透氢性能较好而抗杂质气体毒化性能较差,Pd-Pt,Pd-Cu和Pd-Au合金膜则具有相反的特性;钯基三元合金膜在一定程度上提高了二元合金膜的透氢性能并改善了抗杂质气体毒化的性能,但仍存在合金元素偏析、各组元成分比例不易精确控制等问题,且钯基三元合金膜较之二元合金膜合成工艺更复杂、成本更高。最后,对钯合金膜未来的研究方向进行了展望。     

贮氢合金表面处理改善吸放氢性能研究

研究表面改性对La系合金贮氢性能的影响,采用化学镀的方法,对LaNi5和LaNi4.7Al0.3合金进行了镀Pd的表面处理实验.在p-C-T测试系统上研究了镀Pd前后,LaNi5和LaNi4.7Al0.3合金的抗CO毒化性能,进行了动力学性能测试、循环次数测试等.实验结果表明,化学镀Pd后的贮氢合金与未镀Pd的合金相比,吸氢性能得到改善,表现为 平台区域相对变平,吸氢孕育期缩短、循环次数增加,抗CO毒化性能提高.     

氢纯化用Pd合金膜的研究进展

钯及钯合金膜具有极高的氢气选择性和可观的氢渗透速率,机械性能稳定,可在高温高压条件下工作,一直是石化产业和水煤气变换工程中H_2分离纯化工艺用膜材料的研究热点。总结了氢渗透钯合金膜所遵循的"溶解-扩散"机制,据此给出了氢渗透流量的数学计算公式;综述了膜层结构以及渗透性能表征方法方面的最新进展,对膜层结构与透氢性能之间的关系作了探讨;重点介绍了近年来国外在纯Pd膜, PdCu和PdAu合金膜渗透性和抗毒化性能方面取得的研究进展;详细讨论了H_2S对膜层的毒化机制, Pd和钯合金膜都会与H_2S生成Pd_4S, PdCu膜更接近被整体硫化,而PdAu仅仅是表层有硫化物层生成,这些硫化物层会使H_2的渗透性变差。最后对钯合金膜开发与应用的发展趋势作了展望。     

载钯硅藻土复合材料吸/放氢循环性能和抗粉化性能研究

采用乙酰丙酮钯为前驱体通过浸渍-热分解法制备了钯含量为45.3%的载钯硅藻土(Pd/K)复合材料,并通过冷/热循环、PCT,XRD及SEM对其进行吸/放氢循环性能和抗粉化性能分析。循环性能分析表明:40℃时Pd/K材料在30 s内已基本吸氢饱和,最大吸氢量为0.689%(质量分数)。初始250～380μm的Pd/K复合材料在2000次40℃吸氢/180℃放氢的吸放氢循环过程中,吸氢平衡压、吸氢量及吸氢速率均没有明显的衰减;但是,2000次循环后,复合材料150μm以下的样品占17.6%。物相和微观形貌分析表明:Pd/K复合材料由Pd和SiO2组成;复合材料的表面钯含量较高,经过热处理,其表面钯长大,形成钯膜,但该钯膜存在较多裂纹,致使其在吸/放氢过程中容易从复合材料颗粒表面脱落;Pd/K复合材料粉化主要是由其表面富钯层的脱落引起的。     

十八烷硫醇在斯特林银合金表面自组装膜抗变色性能的研究

自组装膜可有效防止环境介质对基底材料的破坏,采用十八烷硫醇溶液在斯特林银合金表面形成一种自组装膜,通过量化变色试验分析讨论了十八烷硫醇自组装膜自组装时间对斯特林银合金表面抗变色性能的影响,并与十六烷硫醇自组装膜抗变色性能进行对比。试验结果表明,十八烷硫醇浓度0.05 mol/L,温度50℃,自组装时间120 min条件下,斯特林银合金表面形成的自组装膜抗变色性能最佳;十八烷硫醇自组装膜和十六烷硫醇自组装膜对斯特林银合金表面均有明显的抗变色效果,但后者略差。     

Sc、Zn、B等元素对Ag-4Cu-0.5Ni合金抗硫化性能的影响

本文以高真空感应炉制备添加了Sc、Zn、B等元素的Ag-4Cu-0.5Ni合金，采用静态浸渍试验、动电位扫描等表征手段对其抗硫化性能进行了分析。研究结果表明，Sc、Zn、B等元素的加入可显著提高Ag-4Cu-0.5Ni合金在H₂S气氛和Na₂S溶液中的抗硫化能力；合金元素的添加不仅大幅降低合金材料自腐蚀电流和腐蚀速率，而且显著提高抗硫化性能。材料性能的改善与合金显微缩孔的减少、Zn与S的优先反应和生成的钝化膜(Sc)等因素有关。     

抗辐照合金的发展与纳米结构ODS钢的抗辐照性能

简要介绍了抗辐照合金的发展,合金微观结构对合金抗辐照性能的影响,先进堆核心部件结构材料最佳的备选材料纳米结构氧化物弥散强化钢的特征性微观结构及其抗辐照性能.     

用于甲醇蒸汽重整制氢的钯合金膜反应器的研究与进展

氢气的储运安全与成本问题限制了氢的规模使用。利用甲醇蒸汽重整（MSR）可以实施现场规模化制氢且反应条件温和，可避免以上限制。其中在钯合金膜反应器进行MSR制氢工艺流程简单、制氢效率高和能耗低，应用前景广阔。但在MSR制氢过程中，反应中间体和催化剂以及CO等多种杂质气体共存时会严重降低钯合金膜的透氢性能和抗毒化性能，大大降低了钯合金膜反应器的制氢效率和寿命。介绍了在MSR反应中操作条件和钯合金膜性能对膜反应器性能和寿命的影响。阐述了钯合金膜常用的基体和制备方法，并从钯合金膜透氢性和抗毒化性两方面进行讨论和比较。此外，综述了在MSR反应下常用的Pd-Ag, Pd-Cu和Pd-Au二元钯合金膜在膜反应器中氢渗透和抗杂质气体毒化方面的研究进展，分析了存在的问题和可能的解决方法。最后对钯合金膜应用在MSR制氢膜反应器未来研究方向进行了展望。     

钛表面钛钯合金层耐蚀性能及耐蚀机理研究

采用磁控溅射沉积钯膜层+热扩散技术在工业纯钛表面制备Ti-Pd合金层,研究了Ti-Pd合金层的耐蚀性能,用重量法评价了合金层的腐蚀速率,分析了不同样品经腐蚀后的表面形貌和成分。结果表明:Ti-Pd合金层在37%(质量分数,下同) HCl溶液和80%H_2SO_4溶液中的腐蚀速率比纯钛降低了2个数量级。Ti-Pd合金层经37%HCl腐蚀后,表面含有Ti、Pd、O元素,表面有微小的点蚀坑。Ti-Pd合金层经80%H_2SO_4腐蚀后,表面含有Ti、Pd、S、O元素,表面有亚微米级的点蚀坑。提出了Ti-Pd合金层的耐蚀机理:微量的Pd和Ti O2组成的钝化膜使表面腐蚀电位提高,产生耐蚀效果。     

Dy对NiAl-31Cr-3Mo合金循环氧化性能的影响

研究了稀土元素Dy对NiAl-31Cr-3Mo合金在1300和1400K空气中的循环氧化行为的影响。结果表明：稀土元素Dy的添加显著提高了基体合金的抗循环氧化性能。X射线衍射与SEM分析表明：基体合金表面氧化膜主要由α-Al2O3构成，并含有少量的Cr2O3，而添加稀土元素Dy后，合金表面形成了单一的α-Al2O3氧化膜，在氧化膜与基体合金之间形成一层富Cr相，大大提高了氧化膜的粘附性，从而提高了合金的抗循环氧化性。采用EDAX分析研究了合金表面氧化产物的微观组织及成分，并从合金相组成探讨了稀土元素Dy提高基体NiAl-31Cr-3Mo合金的抗循环氧化性能的机制。     

合金元素对铝合金箔抗腐蚀性能的影响

为了制备具有良好抗腐蚀性能的铝合金抑爆材料,合成了4种含有不同合金元素的铝合金箔。采用化学腐蚀实验研究了4种铝合金箔在盐酸溶液中的腐蚀性能,并采用扫描电子显微镜(SEM)观察了腐蚀前后的表面结构变化。通过失重法测定了铝合金箔在酸溶液中的腐蚀速率,结合极化曲线测定结果,系统分析了合金元素对铝合金抗腐蚀性能的影响。分析结果表明,在评定铝合金箔的腐蚀速率时,化学腐蚀实验和动电位极化曲线测试具有较好的一致性。过渡元素在合金中形成不同的耐蚀相,可以有效提高铝合金箔的抗腐蚀性能。在实验结果的基础上初步探讨了合金元素对铝合金抗腐蚀性能的影响机制。通过综合分析得到优化后的合金元素添加量(质量分数)为1.15%Mn,0.30%Si,0.46%Fe,0.16%Cu,0.05%Zn,0.05%Ti,0.05%Cr,该组分的铝合金箔在酸性溶液中具有较好的抗腐蚀性,有望制备具有更好抗腐蚀性能的铝合金抑爆材料。     

稀土在银饰品材料中作用的研究

为改善银合金饰品材料的抗自然时效软化和抗变色性能,试验研究了含稀土(钇、镧、铈)低于0.11%的银合金饰品材料,测试了银合金的硬度随变形量、温度及时效时间的变化规律,并用电子探针对银饰品试样进行扫描分析,在0.1mol/L的硫化钠水溶液中对各试样进行了腐蚀实验,发现银钇固溶态银合金比纯银具有较好的耐腐蚀性能和较高的抗时效软化能力,适合于用作银饰品材料,而含有弥散分布的第二相稀土化合物的银合金则显示了更好的加工硬化和抗时效软化效果,但其抗硫化变色能力则不如纯银.     

合金元素对铁素体不锈钢抗腐蚀性能的影响

通过研究Cu、Mo、Nb等合金元素对铁素体不锈钢抗腐蚀性能的影响,表明了在一定腐蚀荆条件下Cu、Mo能提高铁素体不锈钢的抗点腐蚀性能,Nb可以提高铁素体不锈钢的抗晶间腐蚀和抗大气腐蚀的性能,为开发新的铁素体不锈钢钢种提供科学依据。     

低镍白铜在海洋环境中的应用

阐述低镍白铜的性能及耐腐蚀特点，通过使用铜镍合金板包覆或铜镍合金喷涂的试验方法，对低镍白铜在海洋环境中的抗腐性能进行了研究，文中也对合金的成分进行了设计研究。     

高碳铬铁合金渣用于C40混凝土试验研究

以高碳铬铁合金渣作为粗细集料来配制C40混凝土,通过对含高碳铬铁合金渣混凝土抗压强度、抗氯离子渗透性能和抗碳化性能等进行试验研究,对六价铬离子Cr(VI)在水泥混凝土中固化效果进行了评价。结果表明:高碳铬铁渣骨料混凝土养护28 d的抗压强度高于普通C40碎石混凝土。由于高碳铬渣的表面多孔和较高的孔隙率,导致用高碳铬渣制备的混凝土抗氯离子渗透性能和抗碳化性能优于对照组,而混凝土浸泡90 d的铬离子表面浸出浓度低于标准规定铬离子0.05 mg/L的临界允许浓度,从应用和环境的角度初步说明高碳铬铁合金渣作为骨料配制C40混凝土基本可行。     

铈含量对NiAl-28Cr-5.5Mo-0.5Hf共晶合金氧化性能的影响

研究了不同稀土元素Ce含量对NiAl-28Cr-5.5Mo-0.5Hf合金在1100℃空气中的氧化行为的影响.结果表明:适量稀土元素Ce的添加显著地提高了基体合金的抗高温氧化性能,而过量添加稀土元素则会恶化基体合金的高温氧化性能.X射线结构与SEM分析表明:基体合金表而氧化膜主要由α-Al2O3构成,并含有少量的Cr2O3和HfO2,而当稀土元素添加量达到0.5%(质量分数),氧化膜中出现富稀土Ce的氧化物.采用EDAX分析研究了合金表面氧化产物的微观组织及成分,并从合金相组成探讨了稀土元素Ce提高基体NiAl-28Cr-5.5Mo-0.5Hf合金的抗高温氧化性能的机制.     

饰品用金合金及其新进展

对目前国内外饰品用金合金的种类、性能、色泽特性、抗变色性及其新进展进行了评述，为在实际生产中合理选择合金牌号、确定加工工艺以及开发新型的饰品用金合金提供借鉴。     

成分工艺对X65抗HIC管线钢组织性能的影响

实验室研究了合金成分及卷取工艺对X65抗HIC管线钢的显微组织、力学性能、抗HIC性能的影响规律。结果表明,添加Cu、Ni、Mo合金或降低卷取温度均有利于改善钢的强韧性及抗HIC性能。对于C-Si-Mn基础成分,在450~550℃范围内卷取时,随着卷取温度的下降,珠光体含量减少而贝氏体含量逐渐增加,力学性能变化不明显,但抗HIC性能显著提升;在同样的工艺条件下,Cu、Ni尤其是Mo合金的添加,抑制了珠光体转变,贝氏体的比例显著增加且晶粒更加细小,因此,强度、韧性及抗HIC性能均呈上升趋势。     

烧结型耐磨耐热堆焊焊条抗高温氧化性的研究

对烧结型耐磨耐热堆焊焊条在高温腐蚀气体的工况下使用时,焊层合金的抗高温氧化性能进行了研究.实验结果表明,该焊条具有良好的抗高温氧化性能,适于在高温腐蚀工况下使用.