專(zhuān)利名稱(chēng)：：一種高儲(chǔ)氫量和低V含量的Ti-Cr-V固溶體合金的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及到一種儲(chǔ)氫量高、吸放氫動(dòng)力學(xué)性能好以及低V含量的Ti-Cr-V固溶體合金，屬于儲(chǔ)氫能源材料
技術(shù)領(lǐng)域：
。
背景技術(shù)：
：儲(chǔ)氫材料的發(fā)展和應(yīng)用促進(jìn)了潔凈能源一氫能的開(kāi)發(fā)和利用，其中具有實(shí)用價(jià)值的儲(chǔ)氫合金成為近年來(lái)尖端能源材料研究的熱點(diǎn)。儲(chǔ)氫合金的活化性能、動(dòng)力學(xué)性能、循環(huán)穩(wěn)定性以及儲(chǔ)氫能力等都與合金自身的微結(jié)構(gòu)密切相關(guān)，因此不同類(lèi)型的儲(chǔ)氫合金具有不同的吸放氫能力。V基合金就是具有較高儲(chǔ)氫能力、動(dòng)力學(xué)性能好、易活化、室溫下可實(shí)現(xiàn)可逆吸放氫的一類(lèi)儲(chǔ)氫合金。Ti-Cr-V合金是典型的V基儲(chǔ)氫合金，其制備條件通常為真空熔煉并澆鑄。在普通冷卻速度下，在V含量大于15at.。/。(原子百分比，除非特殊說(shuō)明，本發(fā)明的成分表達(dá)均為原子百分比)時(shí)形成BCC-V固溶體結(jié)構(gòu)，而V含量小于10at.%時(shí)合金具有Cr2TiLaves相結(jié)構(gòu)。具有較大儲(chǔ)氫量的合金多介于V含量在30-50at.°/。之間，最大儲(chǔ)氫量可達(dá)到3.7wt.%(重量百分比，按照習(xí)慣，所有儲(chǔ)氫量均用重量百分比)。這類(lèi)合金在室溫下可以快速、可逆地吸放氫，被認(rèn)為是最易達(dá)到實(shí)用化要求的一種儲(chǔ)氫合金，但是金屬純V的價(jià)格過(guò)于昂貴(純度為99.99%的V的價(jià)格約為12000元/kg),因而限制了其應(yīng)用。然而，低V的合金(V含量在10at.%以?xún)?nèi))由于含有大量的Laves相，導(dǎo)致合金的吸放氫性能較差。對(duì)其進(jìn)行高溫?zé)崽幚砗?，合金的主相變?yōu)閂固溶體結(jié)構(gòu)，最大儲(chǔ)氫量可達(dá)2.8wt.%[OkadaM,KuriiwaT,TamuraT,TakamuraH，KamegawaA./owma/o/^4〃o>wcS:Cowpow"(is,2002,330-332:511]。這禾中方式是借助了高溫?zé)崽幚韥?lái)改變合金的原始相結(jié)構(gòu)，從而改善了合金的吸放氫能力。人們同時(shí)嘗試了大量的合金化措施，如浙江大學(xué)研制出的(Tio.8Zro.2)(Vo.533Mno.K)7Cr(U6Nio.2)2合金具有大的吸放氫能力，其基礎(chǔ)體系為T(mén)i-Cr-V三元系[PanHQZhuYF，GaoMX,WangQD./Soc.A2002，149:829]。這種合金組元選擇以及組元間的成分替代具有一定的經(jīng)驗(yàn)性，為了避免耗時(shí)費(fèi)力的經(jīng)驗(yàn)式探索，多元體系儲(chǔ)氫合金材料成分設(shè)計(jì)問(wèn)題需要得到解決。合金成分的選擇和合金制備工藝決定了合金的相結(jié)構(gòu)及其吸放氫性能。對(duì)于可實(shí)用化的V基固溶體型儲(chǔ)氫合金，大都含有多個(gè)組元，這樣就存在如下不足①多組元體系成分的優(yōu)化選擇十分復(fù)雜，目前主要依賴(lài)于大量實(shí)驗(yàn)；②具有高儲(chǔ)氫性能的固溶體合金有較高的V含量，合金成本過(guò)高；③低V含量的合金必須通過(guò)高溫退火的后處理才能形成固溶體結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致加工成本增加。因此，針對(duì)V基固溶體合金的研究現(xiàn)狀，本發(fā)明依據(jù)用于設(shè)計(jì)多組元合金成分的"團(tuán)簇線判據(jù)"，首先進(jìn)行成分設(shè)計(jì)，即添加少量其它組元對(duì)團(tuán)簇結(jié)構(gòu)進(jìn)行合金化，然后利用銅模吸鑄法的快速冷卻工藝，使低v合金直接在鑄態(tài)下形成固溶體結(jié)構(gòu)，從而發(fā)展出具有高儲(chǔ)氫能力和低V含量的Ti-Cr-V固溶體型合金。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是要克服現(xiàn)有技術(shù)存在的①成分選擇上的隨意性，②富V固溶體合金的較高成本；(D低V合金必須增加后續(xù)高溫?zé)崽幚矶鴮?dǎo)致的工藝復(fù)雜化這三點(diǎn)不足之處，提供一種利用"團(tuán)簇線"判據(jù)的成分設(shè)計(jì)方法，采用真空電弧熔煉和銅模吸鑄法的快速冷卻工藝，制備出具有高儲(chǔ)氫能力和低V含量的價(jià)格低廉的Ti-Cr-V固溶體型合金，特提出本發(fā)明的技術(shù)解決方案。實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的構(gòu)思是，在Ti-Cr-V三元體系中，Ti-Cr之間能夠形成C&TiLaves相，而Ti-V和Cr-V之間形成固溶體。Cr2Ti合金相是具有局域拓?fù)涿芏呀Y(jié)構(gòu)的Laves相，其局域結(jié)構(gòu)中含有以Cr原子為中心的密堆二十面體團(tuán)簇Cr7Ti6。本發(fā)明利用與二元團(tuán)簇相關(guān)的"團(tuán)簇線"多組元合金成分設(shè)計(jì)判據(jù)(二元團(tuán)簇成分點(diǎn)與第三組元的連線)，在Ti-Cr-V三元體系中，選取密堆二十面體團(tuán)簇CiVTi6為出發(fā)點(diǎn)，添加少量的第三組元V對(duì)CiVn6團(tuán)簇進(jìn)行合金化，即沿著Cr7Ti6-V團(tuán)簇線來(lái)設(shè)計(jì)三元合金成分，由于每種組元的實(shí)際成分偏差，固溶體區(qū)基本可控制在士5at。/。誤差以?xún)?nèi)，故Cr/Ti比例范圍擴(kuò)展為Cr/Ti-0.96-1.44，換算為Cr的原子百分比范圍為49-59at.%。以此得到的Ti-Cr-V合金成分范圍可由相對(duì)固定的Cr/Ti原子比和變化的V原子百分含量來(lái)描述。采用高純度組元元素按上述原子百分比合金成分進(jìn)行配比；然后利用非自耗電弧熔煉爐對(duì)配比的混合物進(jìn)行多次熔煉，以得到成分均勻的合金錠；最后用銅模負(fù)壓吸鑄法，制備出直徑為3mm的合金棒，并根據(jù)吸放氫測(cè)試結(jié)果確認(rèn)具有高儲(chǔ)氫性能和低V含量的固溶體儲(chǔ)氫合金成分。本發(fā)明所提出的一種高儲(chǔ)氫量和低V含量的Ti-Cr-V固溶體合金，包括Ti、Cr和V元素，其特征在于固溶體合金是通過(guò)添加少量的v對(duì)二元團(tuán)簇civn6及其附近成分進(jìn)行合金化形成的；成分表達(dá)式為(TiCry),-xy(Hy)Vx,即V的原子百分含量范圍為x-2-10at,Q/。，Cr/T源子百分比例范圍為y-0.96-1.44。本發(fā)明所提出的一種高儲(chǔ)氫量和低V含量的Ti-Cr-V固溶體合金，其進(jìn)一步特征在于典型低V含量的Ti-Cr-V固溶體合金!143.8051.2￥5和11(2.9&5(^7.1，室溫(33K)下最大儲(chǔ)氫量為3.2wt.。/。，并具有良好的吸放氫動(dòng)力學(xué)性能。制備本發(fā)明所提出的一種高儲(chǔ)氫量和低V含量的Ti-Cr-V固溶體合金的方法，包括真空電弧熔煉和銅模吸鑄，其特征在于，工藝步驟是第~"*步，備料按照設(shè)計(jì)成分中的原子百分比at.%，轉(zhuǎn)換成重量百分比wt.。/。，稱(chēng)取各組元，Ti、Cr和V原料的純度要求為99.9。/。；第二步，低V含量Ti-Cr-V合金錠的熔煉將按成分配比稱(chēng)量的Ti、Cr和V的混合料，放在電弧熔煉爐的水冷銅坩堝內(nèi)，采用非自耗電弧熔煉法在氬氣的保護(hù)下進(jìn)行熔煉，然后讓合金隨銅坩堝冷卻至室溫，將其翻轉(zhuǎn)，重新置于水冷銅坩堝內(nèi)，進(jìn)行第二次熔煉，如此反復(fù)熔煉至少3次，得到成分均勻的Ti-Cr-V合金錠；第三步，低V含量Ti-Cr-V固溶體合金棒的制備在氬氣保護(hù)下用非自耗電弧熔煉法熔煉合金，然后開(kāi)啟負(fù)壓吸鑄裝置，讓合金熔體充入圓柱形銅模型腔中，冷卻至室溫，得到直徑為3mm的合金棒。本發(fā)明的方案是根據(jù)多組元合金相的"團(tuán)簇線"判據(jù)來(lái)設(shè)計(jì)Ti-Cr-V合金成分。所謂的團(tuán)簇線是指在三元體系中，二元的第一近鄰團(tuán)簇(如二十面體團(tuán)簇)成分向第三組元的連線，即添加第三組元對(duì)二元團(tuán)簇結(jié)構(gòu)成分進(jìn)行合金化。在Ti-Cr-V三元體系中，本發(fā)明選取Cr2TiLaves相中的密堆二十面體團(tuán)簇結(jié)構(gòu)Cr7Ti6,然后添加少量的第三組元V(2-10at.%)對(duì)團(tuán)簇成分07116及其附近的二元成分進(jìn)行合金化。此成分設(shè)計(jì)方案避免了現(xiàn)有技術(shù)的主要缺點(diǎn)，即成分選取的隨意性。然后采用真空電弧熔煉、銅模負(fù)壓吸鑄工藝制備低V含量的Ti-Cr-V固溶體合金，這種吸鑄工藝可以直接將合金快冷為V的固溶體結(jié)構(gòu)，從而避免了對(duì)鑄態(tài)合金再采用高溫?zé)崽幚硪愿淖兒辖鸾Y(jié)構(gòu)的工藝。用X射線衍射儀(SfflMADZUXRD-6000)、P-C-T吸放氫測(cè)試設(shè)備分析和測(cè)定合金的結(jié)構(gòu)和吸放氫行為，確定出能用銅模吸鑄法形成低V含量的Ti-Cr-V固溶體合金成分范圍為(TiCry)(跳xy(Hy)Vx，艮卩V的原子百分含量范圍為x^2-10at.0/。，Cr/Ti原子百分比例范圍為yi.96-1.44(平均的y值為團(tuán)簇成分中Cr/T源子比y-U7);這些合金均具有高的儲(chǔ)氫能力以及很好的吸放氫動(dòng)力學(xué)性能，最大儲(chǔ)氫量為3.2wt.%。X射線衍射結(jié)果表明，采用銅模吸鑄法能夠?qū)⒑休^低V含量的Ti-Cr-V合金制備成V的固溶體結(jié)構(gòu)，而相應(yīng)成分的鑄態(tài)合金的結(jié)構(gòu)則為Cr2TiLaves相，以及Laves相與V固溶體的混合結(jié)構(gòu)。利用P-C-T吸放氫測(cè)試設(shè)備對(duì)低V含量的Ti-Cr-V固溶體合金，相應(yīng)成分的熔鑄態(tài)合金，以及具有高儲(chǔ)氫能力的富V含量為40at.%的典型熔鑄態(tài)固溶體合金1127.70"32.3￥4()在313K下進(jìn)行了吸放氫測(cè)試。表l中列出了低V含量的Ti-Cr-V固溶體合金中五個(gè)典型合金(不同Cr/Ti比，不同V含量)Ti48.5Cr46.5V5，Ti45Cr52.5V2.5，Ti43.8Cr51.2V5，Ti42.9Cr50V7.^Ti，Cr5^V5，以及與這三個(gè)合金成分相對(duì)應(yīng)的鑄態(tài)合金，和富V含量的固溶體合金1127.70"32.^4()的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，可以看出，低V含量的Ti-OV固溶體合金均具有較大的儲(chǔ)氫量，相當(dāng)于富丫含量的固溶體合金1127.7032.3￥4()的儲(chǔ)氫量值，由此可降低材料成本。通過(guò)實(shí)驗(yàn)分析，可得出如下結(jié)果利用銅模吸鑄工藝制備方法，本發(fā)明提出的高儲(chǔ)氫量和低V含量的Ti-Cr-V固溶體合金的成分區(qū)間為(TiCry)d,),(Hy)Vx，即V的原子百分含量范圍為x-2-10at。/0，Cr/Ti原子百分比例范圍為y二0.96-1.44;這些合金具有較大的儲(chǔ)氫能力，最大儲(chǔ)氫量可達(dá)3.2wt.%，相當(dāng)于富V含量的固溶體合金，且具有很好的動(dòng)力學(xué)性能。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是①克服了多組元體系成分選取的任意性，根據(jù)團(tuán)簇線成分判據(jù)確定低V含量的Ti-Cr-V合金成分，即添加少量的V對(duì)二十面體團(tuán)簇&7116及其附近的成分進(jìn)行合金化，從而縮小了低V含量的Ti-Cr-V固溶體合金成分區(qū)間；②采用銅模吸鑄快冷工藝保證了低V含量的Ti-Cr-V合金為V的固溶體結(jié)構(gòu)，提高了合金的儲(chǔ)氫能力，避免了再對(duì)低V合金進(jìn)行一次高溫?zé)崽幚?，使制備工藝?jiǎn)單化；③低V含量的Ti-Cr-V固溶體合金具有較高的儲(chǔ)氫能力以及良好的吸放氫動(dòng)力學(xué)性能，可替代富V含量的固溶體合金，降低了材料成本，可以用作燃料電池氫源合金。附表說(shuō)明本發(fā)明對(duì)所列附表說(shuō)明如下表l是Ti-Cr-V體系合金的實(shí)驗(yàn)測(cè)試結(jié)果，給出了合金成分，制備工藝，合金結(jié)構(gòu)以及最大儲(chǔ)氫量。從表1中可以看出，銅模吸鑄工藝條件下制備出低V含量的Ti-Cr-V固溶體合金的最大儲(chǔ)氫量遠(yuǎn)大于其相應(yīng)成分的傳統(tǒng)鑄態(tài)條件下的合金。例如Ti45Cr52.5V2.5成分，當(dāng)合金為銅模吸鑄得到的純BCC-V固溶體結(jié)構(gòu)時(shí)，合金的儲(chǔ)氫量為2.7wt.%，而當(dāng)合金為電弧熔鑄得到的Cr2丁iLaves相結(jié)構(gòu)時(shí)，合金的儲(chǔ)氫量?jī)H為0.8wt.%，說(shuō)明銅模吸鑄得到的純BCC-V固溶體合金比電弧熔鑄得到的Cr2TiLaves相合金具有更大的儲(chǔ)氫能力。并且低V含量的Ti-Cr-V固溶體合金Ti43.8Cr51.2V^nTL^Cr^V"的最大儲(chǔ)氫量，為3.2wt.%，相當(dāng)于富V含量的固溶體合金Ti27.7Cr32.3V4。的最大儲(chǔ)氫量。圖1是Ti-Cr-V三元體系成分中三個(gè)坐標(biāo)分別為T(mén)i、Cr和V，用來(lái)說(shuō)明低V含量的固、溶體合金成分范圍的選取和確定。圖中實(shí)心方型符號(hào)"■"代表二十面體團(tuán)簇成分Cr7Ti6，連接Cr7Ti6與V形成團(tuán)簇線Cr7Ti6-V;四邊形ABCD為低V含量的固溶體合金成分范圍(TiCry),.柳+y)Vx，即V的原子百分含量范圍為x=2-10at.%，Cr/Ti原子百分比例范圍為y=0.96-1.44，四邊形中的空心圓型符號(hào)"o"代表具體的固溶體合金成分。圖2是Ti-Cr-V合金在313K溫度下的吸放氫曲線圖中橫坐標(biāo)為合金儲(chǔ)氫量單位為重量百分比wt,/。，縱坐標(biāo)為氫壓，單位為Mpa。用來(lái)說(shuō)明低V含量的Ti-Cr-V固溶體合金具有較高的儲(chǔ)氫能力以及良好的吸放氫動(dòng)力學(xué)性能。從圖中可以看出，銅模吸鑄工藝條件下制備出低V含量的Ti-Cr-V固溶體合金的最大儲(chǔ)氫量遠(yuǎn)大于其相應(yīng)成分的傳統(tǒng)鑄態(tài)條件下的合金，并且電弧熔鑄條件下制備的低V含量合金的吸放氫曲線陡峭，沒(méi)有吸放氫平臺(tái)壓，吸放氫動(dòng)力學(xué)性能差。并且，銅模吸鑄工藝條件下制備出低V含量的Ti-Cr-V固溶體合金Ti43.8Cr51.2V^nTi^CrsoV"的最大儲(chǔ)氫量相當(dāng)于富V含量的固溶體合金^27.7032.3￥4()的最大儲(chǔ)氫量，且具有良好的吸放氫動(dòng)力學(xué)性能。具體實(shí)施方式下面結(jié)合附表所給出的低V含量的Ti-Cr-V固溶體合金成分，詳細(xì)說(shuō)明低V含量的Ti-Cr-V固溶體合金的實(shí)施方式?，F(xiàn)以Ti48.5Cr46.5V5，Ti45Cr52.5V2.5，Ti43.8Cr51.2V5，Ti42.9Cr5oV7.,和Ti38.9Cr56.!V5為例，說(shuō)明低V含量的Ti-Cr-V固溶體合金的制備過(guò)程，并結(jié)合附表說(shuō)明該低V含量的Ti-Cr-V固溶體合金的儲(chǔ)氫性能。實(shí)施例一，1148.50"46.5^固溶體合金制備及其儲(chǔ)氫性能將1148.50"46.5^合金成分換算成設(shè)計(jì)成分重量百分比^46.50*48.4^.1，按此比例稱(chēng)量純度為99.9%的純金屬化Cr和V的原料；然后采用非自耗電弧熔煉法在氬氣的保護(hù)下進(jìn)行熔煉，并讓合金隨銅坩堝冷卻至室溫，將其翻轉(zhuǎn)，反復(fù)熔煉至少3次，得到成分均勻的合金錠；再利用銅模吸鑄法得到直徑為3mm的合金棒；用X射線衍射儀(CuKcc輻射，其波長(zhǎng)入=0.15406nm)分析合金棒的相結(jié)構(gòu)，確認(rèn)為BCC-V的固溶體結(jié)構(gòu)；將合金棒機(jī)械研磨成粉末，粒度小于300pm，將樣品裝入不銹鋼反應(yīng)容器中，用P-C-T吸放氫測(cè)試設(shè)備對(duì)其進(jìn)行活化處理，在673K下抽真空30分鐘，然后通入5MPa的氫氣，反復(fù)吸放氫3次就可以完全活化；最后在313K下測(cè)試該固溶體合金的吸放氫行為，其最大儲(chǔ)氫量為3.1wt%。實(shí)施例二，1145052.5￥2.5固溶體合金制備及其儲(chǔ)氫性能將114509銅模吸鑄，方法與實(shí)施例一相同；用X射線衍射儀分析合金棒的相結(jié)構(gòu)，確認(rèn)為BCC-V的固溶體結(jié)構(gòu)；用P-C-T吸放氫測(cè)試設(shè)備對(duì)其進(jìn)行活化處理和吸放氫行為測(cè)試步驟與實(shí)施例一相同，測(cè)得的該合金的最大儲(chǔ)氫量為2.7wt.%。實(shí)施例三，1143.80"51.2￥5固溶體合金制備及其儲(chǔ)氫性能將!^3.8&51.2￥5合金成分換算成設(shè)計(jì)成分重量百分比1141.90"53^1，按此比例稱(chēng)量純度為99.9%的純金屬11，Cr和V的原料；然后采用非自耗電弧熔煉和銅模吸鑄，方法與實(shí)施例一相同；用X射線衍射儀分析合金棒的相結(jié)構(gòu)，確認(rèn)為BCC-V的固溶體結(jié)構(gòu)；用P-C-T吸放氫測(cè)試設(shè)備對(duì)其進(jìn)行活化處理和吸放氫行為測(cè)試步驟與實(shí)施例一相同，測(cè)得的該合金的最大儲(chǔ)氫量為3.2wtc/。。實(shí)施例四，TL^Ci^Vw固溶體合金制備及其儲(chǔ)氫性能將^42.90"5(^7.1合金成分換算成設(shè)計(jì)成分重量百分比111().9051.^7.2，按此比例稱(chēng)量純度為99.9。/。的純金屬Ti，Cr和V的原料；然后采用非自耗電弧熔煉和銅模吸鑄，方法與實(shí)施例一相同；用X射線衍射儀分析合金棒的相結(jié)構(gòu)，確認(rèn)為BCC-V的固溶體結(jié)構(gòu)；用P-C-T吸放氫測(cè)試設(shè)備對(duì)其進(jìn)行活化處理和吸放氫行為測(cè)試步驟與實(shí)施例一相同，測(cè)得的該合金的最大儲(chǔ)氫量為3.2wt.%。實(shí)施例五，Ti38.9Cr56jV5固溶體合金制備及其儲(chǔ)氫性能將Ti38.9Cr56jV5合金成分換算成設(shè)計(jì)成分重量百分比Ti37Cr57.9V5.p按此比例稱(chēng)量純度為99.9。/。的純金屬Ti，Cr和V的原料；然后采用非自耗電弧熔煉和銅模吸鑄，方法與實(shí)施例一相同；用X射線衍射儀分析合金棒的相結(jié)構(gòu)，確認(rèn)為BCC-V的固溶體結(jié)構(gòu)；用P-C-T吸放氫測(cè)試設(shè)備對(duì)其進(jìn)行活化處理和吸放氫行為測(cè)試步驟與實(shí)施例一相同，測(cè)得的該合金的最大儲(chǔ)氫量為3.0wt.。/。。表1Ti-Cr-V體系合金的實(shí)驗(yàn)測(cè)試結(jié)果<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>注*Ti27.7Cr323V4。固溶體合金是高V含量(40at.。/。)在電弧熔鑄下得到的合金。權(quán)利要求1.一種高儲(chǔ)氫量和低V含量的Ti-Cr-V固溶體合金，包括Ti、Cr和V元素，其特征在于固溶體合金是通過(guò)添加少量的V對(duì)二元團(tuán)簇Cr7Ti6及其附近成分進(jìn)行合金化形成的；成分表達(dá)式為(TiCry)(100-x)/(1+y)Vx，即V的原子百分含量范圍為x＝2-10at.％，Cr/Ti原子百分比例范圍為y＝0.96-1.44。2.根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種高儲(chǔ)氫量和低V含量的Ti-Cr-V固溶體合金，其特征在于典型低V含量的Ti-Cr-V固溶體合金Ti43.8Cr化2V5和Ti42.9Cr5。V7.，，室溫(313K)下最大儲(chǔ)氫量為3.2wtn/。，并具有良好的吸放氫動(dòng)力學(xué)性能。3.制備如權(quán)利要求l所述的一種高儲(chǔ)氫量和低V含量的Ti-Cr-V固溶體合金的方法，包括真空電弧熔煉和銅模吸鑄，其特征在于，工藝步驟是第~~^步，備料按照設(shè)計(jì)成分中的原子百分比at.%，轉(zhuǎn)換成重量百分比wt.。/。，稱(chēng)取各組元，Ti、Cr和V原料的純度要求為99.9c/。；第二步，低V含量Ti-Cr-V合金錠的熔煉將按成分配比稱(chēng)量的Ti、Cr和V的混合料，放在電弧熔煉爐的水冷銅坩堝內(nèi)，采用非自耗電弧熔煉法在氬氣的保護(hù)下進(jìn)行熔煉，然后讓合金隨銅坩堝冷卻至室溫，將其翻轉(zhuǎn)，重新置于水冷銅坩堝內(nèi)，進(jìn)行第二次熔煉，如此反復(fù)熔煉至少3次，得到成分均勻的Ti-Cr-V合金錠；第三步，低V含量Ti-Cr-V固溶體合金棒的制備在氬氣保護(hù)下用非自耗電弧熔煉法熔煉合金，然后開(kāi)啟負(fù)壓吸鑄裝置，讓合金熔體充入圓柱形銅模型腔中，冷卻至室溫，得到直徑為3mm的合金棒。全文摘要新材料領(lǐng)域中的一種高儲(chǔ)氫量和低V含量的Ti-Cr-V固溶體合金，包括Ti、Cr和V元素，特征是合金是通過(guò)添加少量的V對(duì)二元團(tuán)簇Cr₇Ti₆及其附近成分進(jìn)行合金化形成的；其成分范圍為(TiCr_y)_{(100-x)/(1+y)}V_x，即V的原子百分含量范圍為x＝2-10at.％，Cr/Ti原子百分比例范圍為y＝0.96-1.44；低V含量的固溶體合金Ti_43.8Cr_51.2V₅和Ti_42.9Cr₅₀V_7.1最大吸氫量為3.2wt.％(313K)，并具有良好的吸放氫動(dòng)力學(xué)性能；采用真空電弧熔煉和銅模吸鑄方法制備低V含量的固溶體合金。優(yōu)點(diǎn)克服成分選取的隨意性，根據(jù)團(tuán)簇線判據(jù)確定了低V含量的成分區(qū)間；采用銅模吸鑄法保證低V含量的合金為V的固溶體結(jié)構(gòu)，使制備工藝簡(jiǎn)單化；可替代富V含量的固溶體合金，降低了材料成本，可用作燃料電池氫源合金。文檔編號(hào)B22D18/00GK101109055SQ20071001249公開(kāi)日2008年1月23日申請(qǐng)日期2007年8月15日優(yōu)先權(quán)日2007年8月15日發(fā)明者汪海斌,清王,闖董申請(qǐng)人:大連理工大學(xué)