[發明專利]一種釔?鐵基合金材料、制備方法及應用

有效

• 申請號: 201610109516.9
• 申請日: 2016-02-26
• 公開（公告）號: CN105695775B
• 公開（公告）日: 2017-06-20
• 發明（設計）人: 朱敏;黎子鳴;王輝;歐陽柳章
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: C22C1/02
• 分類號: C22C1/02;C22C30/00
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司44245
• 代理人: 陳文姬

技術領域

本發明涉及儲氫合金材料領域，特別涉及一種釔-鐵基合金材料、制備方法及應用。

背景技術

我國是稀土資源大國，儲量占全球的50％以上。然而稀土資源的有效利用則存在著嚴重的不平衡。目前稀土的應用主要集中在磁性、熒光、陶瓷、玻璃、儲氫、冶金等領域。其中，磁性和熒光是最大兩個應用領域，占了稀土應用的近70％，決定著稀土產業的發展。熒光材料主要利用Eu和Tb，磁性材料主要使用Nd、Pr、Dy、Gd、Tb、Sm等稀土元素。然而稀土材料中更多的是La、Ce和Y等輕質稀土元素，這些元素由于磁性和熒光產業的應用和發展造成了大量積壓。一方面稀土資源日趨緊張，另一方面輕質稀土堆積如山成為了產業負擔。稀土資源有效綜合利用成為了一個越來越緊迫的問題。

能源危機、環境污染以及氣候變化是當前人類社會發展面臨最重要的挑戰之一。解決能源短缺和環境污染是當今社會的緊迫性問題。氫氣來源豐富、燃燒熱大、燃燒產物清潔，是理想的能源。可靠的氫存儲技術是氫能應用中的重要技術環節，研發高效、低成本的儲氫材料是氫能大規模利用的核心問題。稀土合金可以在常溫低壓下儲存氫氣，是一種理想的儲氫介質，在能源、化工、電子、宇航、軍事及民用各個領域得到了廣泛的應用。例如利用稀土儲氫合金釋放氫氣時產生的壓力，可以用作熱驅動的動力；采用稀土儲氫合金可以制成體積小、重量輕、輸出功率大的升降裝置和溫度傳感器等。然而該類材料的儲氫容量較低，而且在與氫氣的反應當中，會發生歧化分解或者晶體結構非晶化，導致可逆容量過低，應用受到了限制。

發明內容

為了克服現有技術的上述缺點與不足，本發明的目的在于提供一種釔-鐵基合金材料，可逆儲氫量高，吸氫溫度低，吸放氫循環壽命長，經過多次吸放氫后，儲氫容量沒有明顯衰減，材料吸收氫氣后，能夠保持原有的晶格結構，不發生歧化分解。

本發明的目的之二在于提供上述釔-鐵基合金材料的制備方法。

本發明的目的之三在于提供上述釔-鐵基合金材料的應用。

本發明的目的通過以下技術方案實現：

一種釔-鐵基合金材料，化學通式為YFe_xM_y，其中，M為金屬鋁、錳或者鈷元素中的一種以上，且1≤x≤1.9，0.3≤y≤1.2，1.8≤x+y≤2.2。

所述的釔-鐵基合金材料的制備方法，包括以下步驟：

(1)把釔、鐵和金屬M的金屬塊體材料按化學通式的物質量的比例混合，在溫度高于1300℃的條件下熔煉，冷卻后得到合金鑄錠；

(2)將合金鑄錠破碎成粉末狀態，得到釔-鐵基合金材料。

為了提高合金的均勻性可以多次重熔，得到成分均一的合金材料鑄錠，在進行步驟(1)之后，進行步驟(2)之前，進行以下步驟：

(a)將步驟(1)中得到的合金鑄錠在溫度高于1300℃的條件下反復熔煉多次。

步驟(1)所述在溫度高于1300℃的條件下熔煉，具體為：在溫度為1300-1500℃下熔煉3-10分鐘。

步驟(1)所述的熔煉，具體為：在真空度為2.0x10^-3～1.0x10^-3Pa的條件下于電弧熔煉爐或感應熔煉爐中熔煉。

步驟(a)所述的在溫度高于1300℃的條件下反復熔煉多次，具體為：在溫度為1300-1500℃下反復熔煉多次，每次熔煉3-10分鐘。

步驟(a)所述的熔煉，具體為：

在真空度為2.0x10^-3～1.0x10^-3Pa的條件下于電弧熔煉爐或感應熔煉爐中熔煉。

步驟(a)所述將步驟(1)中得到的合金鑄錠反復熔煉多次，具體為：

將步驟(1)中得到的合金鑄錠翻面，并且重新熔融和冷卻，反復熔煉多次。

步驟(a)得到合金鑄錠放置于氬氣保護氣氛中，溫度為22～25℃；步驟(2)所述的破碎，具體為：在氬氣保護氣氛中破碎。

所述的釔-鐵基合金材料的應用，作為儲氫材料或用于制造鎳氫電池。