高储氢量的钛－钒基储氢合金
专利汇可以提供高储氢量的钛－钒基储氢合金专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 涉及一种高储氢量的Ti－V基BCC相储氢 合金 。其特征在于合金组成为Ti100－x－y－zVxMnyMz，其中15≤x≤50，5≤y≤30，5≤z≤30，50≤x+y+z≤80(x，y，z均为 原子 百分含量)。M至少为Cr，Fe，Ni，Re(稀土)中的一种或两种元素。合金形成单一的BCC固溶相或者是BCC相包含部分的C14 Laves相的两相结构。合金的生产包括一个 退火 处理过程，其条件为：800～1500℃下退火0.5～50小时。合金的最大级氢量为3.8－4.2wt％，100℃以下的放氢量为2.5－3wt％。该合金生产方法简单，在氢的存储和运输、镍氢 电池 负极材料 、以及 燃料 电池 用的储氢瓶等方面具有广泛的应用前景。，下面是高储氢量的钛－钒基储氢合金专利的具体信息内容。
1、一种Ti-V基储氢合金，其特征在于合金的分子式为Ti100-x-y-zVxMnyMz， M至少为Cr，Fe，Ni，Re中的一种或两种元素，式中15≤x≤50，5 ≤y≤30，5≤z≤30，50≤x+y+z≤80(x，y，z均为原子百分含量)。
2、根据权利要求1所述的Ti-V基储氢合金，其特征在于合金形成单一的 BCC固溶相或者是BCC相包含部分C14 Laves相的两相结构。
3、根据权利要求1和2所述的Ti-V基储氢合金，其特征为合金组成为 Ti-25Cr-5Mn-20V-2La，合金形成单一的BCC固溶相。
4、根据权利要求1和2所述的Ti-V基储氢合金，其特征在于合金组成为 Ti-40V-25Mn-5Ni，合金形成单一的BCC固溶相。
5、根据权利要求1和2的Ti-V基储氢合金，其特征在于该合金组成为 Ti-20V-25Mn-25Cr，合金形成BCC固溶相包含部份C14 Laves两相结 构。
6、根据权利要求1所述的Ti-V基储氢合金，其特征在于该合金组成为 Ti-30V-25Mn-5Cr-5Fe或Ti-35V-10Mn-20Cr-3Ni。
技术领域
本发明涉及一种新型的钛一钒(Ti-V)基储氢合金，该合金拥有好的活化性 能和高的储氢容量，是作为氢的存储和运输、镍氢电池负极材料、以及燃料 电池用储氢瓶等方面的理想材料。
背景技术
(1)体积储氢密度高
(2)不需要高压容器和隔热容器
(3)安全性好，没有爆炸危险
(4)可得到高纯度氢
储氢合金按各类合金中主要吸氢元素的不同通常可划分为Ti系(以TiMn2 和TiFe为代表)、Mg系(以Mg2Ni为代表)、稀土系(以LaNi5为代表) 及V系固溶体储氢合金。Ti系及稀土系合金的储氢容量小于2％(重量百分 比，以下相同)，Mg系虽然有3％左右的储氢量，但吸放氢要求200℃以上， 这限制了它们的应用。
作为新一代的Ti-V系固溶体合金，因其较大的吸氢量(大于3％)，较 好的吸放氢动力学性能，比较有希望用于氢气储存与输送。但是有限的放氢 量(通常仅为吸氢量的一半)、以及差的吸放氢平台特性以及苛刻活化条件 是制约该类合金实际应用的主要问题[T.Mouri，H.Iba，Mater.Sci.Engng A， 329-331(2002)346-350]，[Kei Nomura，Etsuo Akiba，J.Alloys Comp.，231 (1995)513-517]。
1997年Iba等首先报道了包含C14 Laves相和BCC固溶相的Ti-V-Mn合金拥有2.1％的放氢量[H.Iba，E.Akiba，J.Alloys Comp.253(1997) 21-24.]。随后Cho等报道经过退火处理的Ti0.16Zr0.05Cr0.22V0.57BCC相合金 的最大和有效储氢量分别为3.55％和2.14％[S.W.Cho，C.S.Han，C.N.Park， E.Akiba，J.Alloys Comp.298(1999)244.]。最近美国的一篇专利(专利号： 6419764)也报道了V68Ti10Cr20Ni1.0Mn1.0 BCC相合金拥有较好的活化特性和 平坦的吸放氢平台。然而，在以上的这些报道中，合金的吸氢量仍然小于3.6％， 同时V的含量较高，由于V的价格相对比较昂贵，实际上也限制了这些合 金的实际应用。
发明内容
本发明合金组成的分子式为Ti100-x-y-zVxMnyMz，其中15≤x≤50，5≤y ≤30，5≤z≤30，50≤x+y+z≤80(x，y，z均为原子百分含量)。M至少为 Cr，Fe，Ni，Re(稀土)中的一种或两种元素。
本发明所述合金可通过普通熔炼法制备，方法如下：纯度均在99.5％以 上单质元素按比例称取。在磁悬浮高频感应炉中氩气保护下熔炼。为了保证 合金的均匀性，合金反复翻转熔炼3至4次，由于Mn的熔点较低，熔炼时 容易挥发，所以配样时按比例多加一定的重量。熔炼所得样品在800℃～ 1500℃下进行退火处理。退火时间0.5-50小时。
本发明提供的合金的最大吸氢量为3.8～4.2wt％，在100℃以下的放氢量为 2.5～3gwt％，提供的合金形成单一的BCC固溶相或者是BCC相包含部分C14 Laves相的两相结构。在氢的存储和运输，镍氢电池负极材料以及燃米电池 用的储氢瓶等方面有广泛的应用，而生产工艺简单。
附图说明
图1为合金Ti-25Cr-5Mn-20V-2La的X-衍射(a)和扫描电镜分析(b)。
图2为合金Ti-25Cr-5Mn-20V-2La在333K的放氢曲线。
图3为合金Ti-40V-25Mn-5Ni在293K，3MPa时的吸氢量随时间的变化 曲线。
图4为合金Ti-20V-25Mn-25Cr的X-衍射(a)和扫描电镜分析(b)。
具体实施方式
实施例；
实施例1：设计合金组份为Ti-25Cr-5Mn-20V-2La，实验所用原料的纯度 均在99.5％以上，配取50克样品在高频磁悬浮熔炼炉上反复熔炼4次，以 确保合金均匀。然后在氩气保护下退火处理，退火条件为1000℃下10小时。 图1分别为该合金的X-衍射和扫描电镜分析结果。可以看到该合金为单一 的BCC固溶相。取3克机械破碎至80目进行吸放氢测试，图2为该合金的 放氢曲线，可以看出，该合金的最大吸氢量和放氢量分别为4.0％和2.5％。
实施例2：设计合金组份为Ti-40V-25Mn-5Ni，实验所用原料的纯度均在 99.5％以上，配取50克样品在高频磁悬浮熔炼炉上反复熔炼4次，以确保合 金均匀。然后在氩气保护下退火处理，退火条件为1200℃下0.5小时。X- 衍射和扫描电镜结果显示该合金形成单一的BCC相。取3克机械破碎至80 目进行吸放氢性能测试，该合金的吸氢曲线如图3，可以看出，该合金最大 吸氢量为4.2％，
实施例3：设计合金组份为Ti-20V-25Mn-25Cr，实验所用原料的纯度均 在99.5％以上，配取50克样品在高频磁悬浮熔炼炉上反复熔炼4次。图4 分别为该合金的X-衍射和扫描电镜分析结果。可以看到该合金为BCC固 溶相包含部分C14 Laves相两相结构。取3克机械破碎至80目进行吸放氢 性能测试，结果显示该合金的最大吸氢量和有效放氢量分别为3.85％和 2.6％。
实施例4：设计合金组份为Ti-30V-25Mn-5Cr-5Fe，实验所用原料的纯度 均在99.5％以上。配取50克样品在高频磁悬浮熔炼炉上反复熔炼4次，以 确保合金均匀。取部分样品在氩气保护下950℃退火处理24小时。X-衍射 和扫描电镜分析结果显示该合金为单一的BCC相。取3克样品机械破碎至 80目进行吸放氢性能测试，结果显示该合金最大吸氢量和有效放氢量分别为 3.8％和2.5％。
实施例5：设计合金组份为Ti-35V-10Mn-20Cr-3Ni，实验所用原料的纯度 均在99.5％以上。配取50克样品在高频磁悬浮熔炼炉上反复熔炼3～4次， 以确保合金均匀。然后在氩气保护下退火处理，退火条件为1500℃下5分 钟。取1克样品机械破碎至200目进行电化学性能测试，结果显示该合金的 最大放电容量为700mAh/g。
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