【摘 要】
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铌（Nb）系合金由于兼具良好的高温强度和突出的低温塑性,近年来发展迅速。其中Nb-Ti-Co三元合金作为一种新型的功能材料在氢分离领域、电磁领域和生物医学领域有着广泛的应用,使其成为各国学者的研究热点。目前对铌系二元合金凝固理论的研究已经比较成熟,但相对完整的多元合金凝固理论体系还尚未建立,因此,深入研究多元合金的凝固理论将是未来凝固学的主要方向之一。另外,有学者在氢分离研究中发现Nb-Ti-Co
【基金项目】
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国家自然科学基金项目（项目批准号:51761009和51701048）； 广西自然科学基金项目（项目批准号:2020GXNSFAA159163）； 广西信息材料重点实验室基金项目（项目批准号:191021-Z）；
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铌（Nb）系合金由于兼具良好的高温强度和突出的低温塑性,近年来发展迅速。其中Nb-Ti-Co三元合金作为一种新型的功能材料在氢分离领域、电磁领域和生物医学领域有着广泛的应用,使其成为各国学者的研究热点。目前对铌系二元合金凝固理论的研究已经比较成熟,但相对完整的多元合金凝固理论体系还尚未建立,因此,深入研究多元合金的凝固理论将是未来凝固学的主要方向之一。另外,有学者在氢分离研究中发现Nb-Ti-Co三元合金在凝固过程中发生包共晶反应,即L+α→β+γ,从反应式看它兼具共晶和包晶反应的双重特性,涉及的相变反应更加复杂,人们对其凝固特点了解很少,其凝固机制尚未明确。因此,研究包共晶合金的组织演化规律及凝固机理,对促进Nb-Ti-Co三元合金实际应用有着重要的理论和工程意义。基于此,本文将通过Bridgman法定向凝固技术,选取相图中包共晶点附近的成分对其组织演化规律及凝固机理进行研究,同时结合Nb-Ti-Co三元合金在氢分离领域的应用,对其置氢行为及耐腐蚀性能进行探究,主要结论如下:（1）优选Nb10Ti61Co29等4个成分点进行定向凝固实验,阐明Nb-Ti-Co三元包共晶合金凝固组织演化规律,并结合CALPHAD方法,明确其凝固路径:（a）L→BCC-（Nb,Ti）;（b）二元共晶反应L→BCC-（Nb,Ti）+Ti Co;（c）三元包共晶反应L+Ti Co→BCC-（Nb,Ti）+Ti2Co和（d）二元共晶反应L→BCC-（Nb,Ti）+Ti2Co。（2）Nb-Ti-Co铸态和定向凝固合金置氢量随着氢流量和保温时间的增加而增大,但合金置氢量有上限值;在保温时间和氢流量一定时,置氢量会随着温度的升高而增大。并且定向凝固合金置氢量总是大于铸态合金;合金置氢量和显微硬度随着合金中Nb含量的升高而增加,随着生长速率提高而降低。（3）通过电化学实验测量Nb30Ti35Co35等8种Nb-Ti-Co合金的耐腐蚀性能,阐明了其随合金成分和组织（或相结构）之间的变化规律;提出了Nb-Ti-Co合金的耐腐蚀机理,首次揭示了高Nb含量合金耐腐蚀性能相对较弱的根本原因,构建了合金成分-显微组织-耐腐蚀性能之间的本征关系。
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