專利名稱：一種高容量儲氫合金材料及其制備工藝的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種高容量儲氫合金材料及其制備工藝，屬于儲氫材料技術領域。
背景技術：
儲氫合金是一種具有優(yōu)異儲氫性能的儲氫材料，可以很好的解決氫能源在應用中的儲運 問題，具有廣泛的應用前景和市場潛力。但是目前儲氫合金的儲氫量偏低， 一般很難超過 2.0wt%,有些合金雖然儲氫量較高但是比較昂貴，限制了其實際應用。

發(fā)明內容
本發(fā)明針對現(xiàn)有儲氫合金材料存在的儲氫量低及成本高的問題，提供一種具有較高儲氫 量和較低成本的高容量儲氫合金材料，同時提供"種這種材料的制備工藝。
本發(fā)明所涉及的高容量儲氫合金材料的化學組成為Ti-(60%-x-y-z)Cr-xM-yN-zP，其中， M為Mo、 Mn、 Cu、 Ni、 W中的一種或幾種，N為Nb或Ta， P為V、 Fe、 Al、 Cu、 Ni、 Zr、 Zn 中的一種或幾種，x、 y、 z是摩爾質量百分數，0<x《20%， 0《y《5%， 0<z《15%, 0<x+y+z 《30%。
M和P中雖然都含有Cu、 Ni，但是M和P不會重復表現(xiàn)為同一種物質。當M和P表現(xiàn)為 多種元素時，各種元素的含量不一定相同，只要總數滿足要求即可。
本發(fā)明是在Ti~Cr基合金的基礎上加入一定的其他金屬元素進行改性，形成具有BCC體 心立方相結構的固溶體合金，同時也含有少量Laves相。上述高容量儲氨合金材料的制備工 藝包括以下步驟
(1) 選擇原料與預處理按所需各成份選擇原料,并保證原料潔凈；
(2) 配料與混料按所需各成份的重量配比配料并混料；
(3) 、合金冶煉在磁懸浮高頻感應爐中在氬氣保護下反復熔煉3 4次，合金與熔渣冷 卻后破渣取出合金；
(4) 在惰性氣體保護下退火熔煉后所得的鑄態(tài)合金在900 145(TC并在惰性氣體保護 下退火0 20h。
本發(fā)明的儲氫合金不僅具有高的儲氫容量，而且在溫和條件下容易被活化。本發(fā)明的儲 氫合金材料最大儲氫量達到2. 6wt%， 60'C放氫高達2. 2wt%，成本低于100每公斤，顯示該合 金具有廣泛的應用前景。采用的原料價格低廉、制備所用設備簡單、方法易操作、能耗低， 適于工業(yè)規(guī)?；a。
具體實施例方式
實施例l
將Ti-38Cr- 10Mn-2Ta-10V在磁懸浮高頻感應爐氬氣保護下反復熔煉3 4次，熔煉后所 得的鑄態(tài)合金在105(TC惰性氣體保護下退火5h。獲得的儲氫合金材料具有2. 2wtX的最大儲 氫量。
實施例2
將Ti-35Cr- 10Mo-5Nb-10 (V+Ni+Zr)在磁懸浮高頻感應爐氬氣保護下反Ut煉3 4次， 熔煉后所得的鑄態(tài)合金在950'C惰性氣體保護下退火10h。獲得的儲氫合金材料具有2. 4wt%的最大儲氫量。 實施例3
將Ti-30Cr-15 (Mn+Ni+W)-15 (V+Fe+Al+Zr))在磁懸浮高頻感應爐氬氣保護下反復熔煉 3 4次，熔煉后所得的鑄態(tài)合金在IIO(TC惰性氣體保護下退火15 h。獲得的儲氫合金材料 具有2. 3wt96的最大儲氫量。
實施例4
將Ti-30Cr-20(Mn+Ni) -5Ta -5 (V+Fe+Cu)在磁懸浮高頻感應爐氬氣保護下反復熔煉3 4次，熔煉后所得的鑄態(tài)合金在125(TC惰性氣體保護下退火10 h。獲得的儲氫合金材料具有 2.4wtX的最大儲氫量。
實施例5
將Ti-34Cr-6W-5Ta-15 (V+Zr+Al)在磁懸浮高頻感應爐氬氣保護下反復熔煉3 4次，熔 煉后所得的鑄態(tài)合金在1350'C惰性氣體保護下退火20 h。獲得的儲氫合金材料具有2. 4wt% 的最大儲氣量。
實施例6
將Ti-37Cr-8Cu- 3Nb-12 (V+Zr)在磁懸浮高頻感應爐氬氣保護下反復熔煉3 4次，熔 煉后所得的鑄態(tài)合金在1350'C惰性氣體保護下退火18h。獲得的儲氫合金材料具有2. 4wtX的 最大儲氫量。
實施例7
將Ti-30Cr-10 (Mo+Cu+Ni+W) -5Ta -15 (V+ Al)在磁懸浮高頻感應爐氬氣保護下反復熔 煉3 4次，熔煉后所得的鑄態(tài)合金在135(TC惰性氣體保護下退火20 h。獲得的儲氫合金材 料具有2.6wtX的最大儲氫量。
實施例8
將Ti-38Cr-9 (Cu+W) -3Nb_10 (V+Fe+Ni)在磁懸浮高頻感應爐氬氣保護下反復熔煉3 4次，熔煉后所得的鑄態(tài)合金在130(TC惰性氣體保護下退火16h。獲得的儲氫合金材料具有 2. 5wt先的最大儲氫量。
實施例9
將Ti-35Cr-5W-5Ta-15 (V+Cu)在磁懸浮高頻感應爐氬氣保護下反復熔煉3 4次，熔煉 后所得的鑄態(tài)合金在1450'C惰性氣體保護下退火20 h。獲得的儲氫合金材料具有2.4^%的 最大儲氫量。
權利要求
1.一種高容量儲氫合金材料，其特征在于該材料的化學組成為Ti-(60％-x-y-z)Cr-xM-yN-zP，其中，M為Mo、Mn、Cu、Ni、W中的一種或幾種，N為Nb或Ta，P為V、Fe、Al、Cu、Ni、Zr、Zn中的一種或幾種，x、y、z是摩爾質量百分數，0＜x≤20％，0≤y≤5％，0＜z≤15％，0＜x+y+z≤30％。
2. —種權利要求1所述高容量儲氫合金材料的制備工藝，該高容量儲氫合金材料的化學組成 為Ti-(60%-x-y-z)Cr-xM-yN-zP，其中，M為Mo、 Mn、 Cu、 Ni、 W中的一種或幾種，N為Nb 或Ta， P為V、 Fe、 Al、 Cu、 Ni、 Zr、 Zn中的一種或幾種，x、 y、 z是摩爾質量百分數，0< x《20%， 0《y《5%， 0<z《15%， 0<x+y+z《30%;其特征在于包括以下步驟(1) 選擇原料與預處理按所需各成份選擇原料，并保證原料潔凈；(2) 配料與混料按所需各成份的重量配比配料并混料；(3) 合金冶煉在磁懸浮高頻感應爐中在氬氣保護卞反復熔煉3 4次，合金與熔渣冷 卻后破渣取出合金；(4) 在惰性氣體保護下退火熔煉后所得的鑄態(tài)合金在900 145(TC并在惰性氣體保護 下退火0 20h。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種高容量儲氫合金材料，同時提供了一種材料的制備工藝。該高容量儲氫合金材料的化學組成為Ti-(60％-x-y-z)Cr-xM-yN-zP，其中，M為Mo、Mn、Cu、Ni、W中的一種或幾種，N為Nb或Ta，P為V、Fe、Al、Cu、Ni、Zr、Zn中的一種或幾種，x、y、z是摩爾質量百分數，0＜x≤20％，0≤y≤5％，0＜z≤15％，0＜x+y+z≤30％。該儲氫合金材料的制備工藝是混料后在磁懸浮高頻感應爐中在氬氣保護下反復熔煉3～4次，熔煉后所得的鑄態(tài)合金在900～1450℃并在惰性氣體保護下退火0～20h。本發(fā)明的儲氫合金不僅具有高的儲氫容量，而且在溫和條件下容易被活化，最大儲氫量達到2.6wt％，60℃放氫高達2.2wt％。
文檔編號C22C14/00GK101186984SQ20071011432
公開日2008年5月28日 申請日期2007年11月15日 優(yōu)先權日2007年11月15日
發(fā)明者瑋 孫, 皓 李, 鋒 石 申請人:山東師范大學