[發(fā)明專利]采用特殊元素?fù)诫s的Ta基氫透過合金及制備方法有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 201710091770.5 | 申請日： | 2017-02-21 |
| 公開（公告）號(hào)： | CN106929729B | 公開（公告）日： | 2018-12-04 |
| 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人： | 石鋒 | 申請（專利權(quán)）人： | 山東科技大學(xué) |
| 主分類號(hào)： | C22C27/02 | 分類號(hào)： | C22C27/02;C22C1/02 |
| 代理公司： | 石家莊輕拓知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 13128 | 代理人： | 王占華 |
| 地址： | 266590 山東省青*** | 國省代碼： | 山東;37 |
| 權(quán)利要求書： | 查看更多 | 說明書： | 查看更多 |
| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 采用 特殊 元素 摻雜 ta 透過 合金 制備 方法 | ||
本發(fā)明提供一種采用特殊元素?fù)诫s的Ta基氫透過合金及制備方法，其化學(xué)通式為Ta100?(x+y+z)MxNyPz，其中，M為Ti、Zr和Hf中的1種或者1種以上的元素；N為Ni或者Co中的1種或者1種以上的元素；P為Cr、Fe、Cu、Al、Y、Mo、Ru、Rh、W、Sn、Si、Mn、Zn和Mg這些特殊元素中的1種或者1種以上元素，10≤x≤30、10≤y≤30、5≤z≤20，x,y,z均為摩爾百分?jǐn)?shù)。其制備方法包括：切割原材料，并清理原材料表面；計(jì)算原料成分，并進(jìn)行原料稱量，電弧熔煉成合金鑄錠。本發(fā)明利用真空電弧熔煉法制備出了添加各種稀土元素的具有較好滲氫和抗氫脆性能的氫透過合金膜材料。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及合金材料技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及到一種采用特殊元素?fù)诫s的Ta基氫透過合金及制備方法。
背景技術(shù)
氫能具有高效、清潔、可再生、儲(chǔ)量豐富、來源廣泛、能量密度高等優(yōu)點(diǎn)，在半導(dǎo)體、精細(xì)化工、航空航天、燃料電池等諸多領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景，是一種理想的二次能源，成為21世紀(jì)舉足輕重的新能源體系，世界上很多國家都在積極開發(fā)氫能，將發(fā)展氫能經(jīng)濟(jì)作為長期目標(biāo)。氫氣的來源渠道十分多樣，除了電解水制氫之外，提取工業(yè)副產(chǎn)品(如氯堿、合成氨、焦?fàn)t煤氣等)中的氫氣也是獲取氫的有效途徑之一；通常工業(yè)上尤其是尖端工業(yè)領(lǐng)域所用到的是經(jīng)過分離提純后的高純氫氣。氫氣分離技術(shù)決定了獲得的氫氣是否符合工業(yè)化應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)，是高純氫氣制備技術(shù)中最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，引起眾多研究者的興趣，這也促進(jìn)了氫分離技術(shù)的發(fā)展。與變壓吸附、深冷分離兩種常用氫分離技術(shù)相比，金屬膜氫分離材料由于具有較高的滲透率和較高的擴(kuò)散系數(shù)、良好的高溫?zé)岱€(wěn)定性和機(jī)械性能、優(yōu)良的韌性和氫選擇性而具有廣闊的應(yīng)用前景。
目前，鈀及鈀合金(如Pd-Ag合金)因?qū)錃饩哂懈叩倪x擇滲透性、良好的熱穩(wěn)定性、機(jī)械穩(wěn)定性和催化活性，在氫分離領(lǐng)域中得到了廣泛的研究和應(yīng)用。然而，鈀資源十分稀缺、價(jià)格昂貴，亟待開發(fā)廉價(jià)、高滲氫性能的無鈀或少鈀的新型氫分離金屬膜材料。研究發(fā)現(xiàn)，5B族金屬(Nb、V、Ta)具有比鈀更高的氫滲透系數(shù)，而成本卻比鈀合金低很多，是很有發(fā)展前景的氫分離膜材料，然而這些純金屬在滲氫過程中引起的氫脆非常嚴(yán)重，無法應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)中；合金化是解決氫脆危害的有效途徑。
國內(nèi)外學(xué)者近年來主要圍繞Nb、V、Ta等5B族金屬開發(fā)多元晶態(tài)合金體系，以期制備出既有良好的氫滲透性能，又能有效抵抗氫脆發(fā)生的多元?dú)渫高^合金膜材料。如Nb-Ni-Ti系合金具有雙相結(jié)構(gòu)，由初生相bcc-Nb(Ti,Ni)固溶體(Primary phase)和共晶相{Nb(Ti,Ni)+TiNi}(Eutectic phase)構(gòu)成，具有較高的氫滲透系數(shù)和抗氫脆性能。bcc初生相Nb(Ti,Ni)固溶體在滲氫過程中主要起滲氫作用，但會(huì)發(fā)生氫脆；而共晶相{Nb(Ti,Ni)+TiNi}及其間的化合物相可以有效提高其抗氫脆性。有研究表明，加入特殊元素有助于改善氫透過合金的滲氫和抗氫脆性能，降低原料氣中H2S、CO等雜質(zhì)氣體的毒化作用，提高合金的使用壽命。目前，氫透過合金尚需要進(jìn)一步提高其氫滲透和抗氫脆性能。為此我們發(fā)明了一種新的采用特殊元素?fù)诫s的Ta基氫透過合金及制備方法，工藝簡單、性能可靠。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的之一是提供一種具有高氫滲透性、高抗氫脆性的、采用特殊元素?fù)诫s的Ta基晶態(tài)氫透過合金；目的之二是提供該Ta基晶態(tài)氫透過合金的制備方法。
本發(fā)明的目的之一可通過如下技術(shù)措施來實(shí)現(xiàn)：
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