金属学报

作者：杨波, 陈小亮, 史晓斌, 任伟, 高恒, 宋广生

单位：1 安徽工业大学 材料科学与工程学院 先进金属材料绿色制备教育部重点实验室 马鞍山 243032；2 上海大学 省部共建高品质特殊钢冶金与制备国家重点实验室 上海 200444；3 上海大学 理学院 物理系 国际量子与分子结构中心 上海 200444

关键词：稀土元素,成形性能,增塑机理,透氢性能,抗氢脆性能,

基金：国家自然科学基金项目(51875002);省部共建高品质特殊钢冶金与制备国家重点实验室、上海市钢铁冶金新技术开发应用重点实验室开放课题项目(SKLASS 2022-13);上海市科学技术委员会项目(19DZ2270200);先进金属材料绿色制备与表面技术教育部重点实验室开发课题项目(GFST2022KF08)

氢分离V100 - x Cr x (x = 8、10，原子分数，%，下同)合金冷轧时易开裂，难以室温加工成形，而稀土Y的掺杂有助于提高冷轧塑变能力，促进高通量氢分离钒合金膜的规模化低廉制备。在优良冷轧成形性能的基础上，研究透氢效率和抗氢脆使用寿命对开发新型高质量非钯合金膜具有重要理论意义和应用价值。本工作利用氧氮氢分析仪、XRD、SEM、TEM、EPMA、冷轧机、硬度计、拉伸机、氢渗透装置研究了Y对铸态氢分离V100 - x - y Cr x Y y合金(x = 8，y = 1；x = 10，y = 0、1、3)微观组织、冷轧成形性能、透氢性能和抗氢脆性能的影响，探究了V100 - x Cr x 合金脆化成因和V-Cr-Y合金增塑机理，并分析了V-Cr和V-Cr-Y合金膜组织形成和抗氢脆性能优劣的原因。结果表明，V-Cr合金为单相等轴晶组织，而Y的掺杂导致形成枝晶状固溶体与枝晶间细小颗粒的复合组织。二元V-Cr合金中Y的掺杂显著降低了合金的硬度，且大幅度提高了合金的冷轧成形性能。在3种含Y合金中，V91Cr8Y1合金的硬度(108.88 HV)最低，最大冷轧压下率(94.5%)最高。虽然V-Cr-Y合金的氢渗透率较无Y的低，但仍是商业化Pd77Ag23合金的2.5~3.0倍，且其抗氢脆性能远优于V-Cr合金，可缓冷至室温而不破裂。稀土Y作为俘获剂与体系中O和S作用形成第二相颗粒，产生净化除杂效应使基体软化，降低塑变成膜的阻力，从而成功制备出成形性能和抗氢脆性能优异的V-Cr-Y合金膜。

来源：2025年第6期

《金属学报》期刊编辑部

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