[發明專利]一種V?Cu系偏晶型氫分離合金及其加工方法有效

申請號：	201611048577.5	申請日：	2016-11-24
公開（公告）號：	CN106498254B	公開（公告）日：	2018-03-30
發明（設計）人：	李新中;黃菲菲;梁驍;劉冬梅;陳瑞潤;郭景杰;蘇彥慶	申請（專利權）人：	哈爾濱工業大學
主分類號：	C22C27/02	分類號：	C22C27/02;C22C1/02;C22F1/18
代理公司：	哈爾濱市松花江專利商標事務所23109	代理人：	楊立超
地址：	150001 黑龍***	國省代碼：	黑龍江;23
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摘要：
搜索關鍵詞：	一種 cu 系偏晶型氫分離合金及其加工方法
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【說明書】：

技術領域

本發明涉及一種氫分離合金及其加工方法。

背景技術

在21世紀，能源問題與環境問題成了制約工業發展的主要因素，而氫能具有儲量大，熱值高等諸多優點在新能源領域備受矚目。由于半導體、航天航空、燃料電池、高能燃料等諸多領域對氫氣純度的要求至少99.999％以上，因此迫切需要找到一種高效、廉價、可循環的方法獲取高純氫。目前高純氫主要是通過對制得的低純氫氣提純和凈化獲得，而膜分離技術是目前最有效的氫氣提純技術，其中濾氫鈀膜已經在氫氣提純領域得到廣泛應用。但是鈀資源不僅價格昂貴，不適合大規模工業化應用，而且與其他合金難熔，可開發的合金系較少，因為純V(釩)具有比鈀更高的滲氫性能，因此V合金成為氫分離合金的主要方向之一。

根據滲氫合金的化學特性和物理特性，通過減小氫分離合金的厚度可以極大提高該合金的滲氫流量。目前關于V基氫分離合金制取方法主要是通對鑄態V基氫分離合金進行線切割，這種方法得到的合金厚度有限，而鑒于V基合金室溫塑性加工性能差的特點，有學者采用熱軋與冷軋結合的方法得到0.2mm的板材，發現該加工過程不僅對母合金耗損大，而且加工工序多，過程復雜。隨著工業化生產對于高純氫的需求日益增加，大規模制備板材成為了氫分離合金工業化應用的重要切入點。

因此，尋找一種既具有高滲透性能又有高塑性的釩基氫分離合金，是本領域技術人員亟需解決的問題。

發明內容

本發明是為了解決現有的釩基氫分離合金以切割鑄錠獲得分離膜的方法存在膜片最小厚度偏大和原材料浪費的問題。

一種V-Cu系偏晶型氫分離合金，所述氫分離合金的包括V、Cu，以及能夠與V形成固溶體的金屬溶質元素；氫分離合金的顯微組織結構上，V為bcc-V(體心立方的釩)，Cu為fcc-Cu(面心立方的銅)；所述V的原子百分比為56.5％-90％，所述Cu的原子百分比為10％-40％，所述的能夠與V形成固溶體的金屬溶質元素的原子百分比為0％-9％。

優選地，所述V的原子百分比為56.5％-81％，所述Cu的原子百分比為10％-40％，所述的能夠與V形成固溶體的金屬溶質元素的原子百分比為3.5％-9％。

優選地，所述的形成固溶體的金屬溶質元素包括Cr、Fe、Al、Co、Ni、Mo、Pd中的一種或多種。

一種V-Cu系偏晶型氫分離合金的加工方法，包括以下步驟：

步驟1、并精確稱量純V和純Cu，或者精確稱量純V、純Cu和固溶體的溶質元素金屬，然后對配比的原材料進行熔煉；

步驟2、冷軋：對熔煉好的鑄態母合金錠進行室溫軋制，道次壓下量為0.1-0.25mm，厚度上的總變形量為86-99％；

步驟3、熱處理工藝：為使合金滿足良好綜合性能的需求，對軋制后的板材通過石英管密封后放入熱處理爐中，熱處理溫度控制在650-1000℃，熱處理時間為1-168h；

步驟4、對熱處理后的板材表面進行打磨和拋光，然后在板材試樣正反兩面分別以濺射鍍膜的方式鍍150nm厚的鈀膜，制得實驗所需的氫分離合金膜片。

優選地，步驟3所述的熱處理溫度根據氫分離合金的性質和原子百分比而定：

(1)當氫分離合金為V-Cu二元合金時，熱處理溫度為650-800℃；Cu的原子百分比為40％時，熱處理溫度為650℃；Cu的原子百分比為10％時，熱處理溫度為800℃；且Cu的原子百分比越高時對應的熱處理溫度越低。

(2)當氫分離合金為三元合金時，熱處理溫度為650-1000℃，將氫分離合金中除去V、Cu兩種元素以外的金屬元素稱為第三組元；

當第三組元金屬為Al時，熱處理溫度為650-680℃，且Cu的原子百分比越高、Al的原子百分比越高時對應的熱處理溫度越低；

當第三組元金屬為Fe、Co、Ni或Pd時，熱處理溫度為650-850℃，且Cu的原子百分比越高、Fe、Co、Ni或Pd的原子百分比越低時對應的熱處理溫度越低；