[發明專利]一種高耐蝕、超長循環壽命的AB5+x型儲氫合金及其制備方法

在審

• 申請號: 201810275315.5
• 申請日: 2018-03-30
• 公開（公告）號: CN108384991A
• 公開（公告）日: 2018-08-10
• 發明（設計）人: 楊春成;陳瑩;王常春;周亦彤;文子;趙明;李建忱;蔣青
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: C22C19/03
• 分類號: C22C19/03;C22C30/00;C22C1/02;G06F19/00
• 代理公司: 長春吉大專利代理有限責任公司 22201
• 代理人: 李泉宏

1.一種高耐蝕、超長循環壽命AB_5+x型儲氫合金，其特征在于，該合金中含有鑭、鈰和釔三種稀土元素，以及鎳、鈷、錳和鋁四種金屬元素；

其中，鑭占鑭鈰釔的摩爾總量不多于73％，占合金的摩爾總量不多于12％；鎳占鎳鈷錳鋁總量的摩爾比不少于67％，占合金總量的摩爾比不少于56％。

2.根據權利要求1所述的高耐蝕、超長循環壽命AB_5+x型儲氫合金，其特征在于，鈷占鎳鈷錳鋁總量的摩爾比不少于19％，占合金總量的摩爾比不少于16％。

3.根據權利要求2所述的高耐蝕、超長循環壽命AB_5+x型儲氫合金，其特征在于，合金中有鑭、鈰和釔三種稀土元素，以及鎳、鈷、錳和鋁四種金屬元素的比例具體如下：La_0.73Ce_0.17Y_0.1Ni_3.45Co_1.0Mn_0.3Al_0.35。

4.根據權利要求2所述的高耐蝕、超長循環壽命AB_5+x型儲氫合金，其特征在于，合金中有鑭、鈰和釔三種稀土元素，以及鎳、鈷、錳和鋁四種金屬元素的比例具體如下：La_0.73Ce_0.17Y_0.1Ni_3.55Co_1.0Mn_0.3Al_0.35。

5.根據權利要求2所述的高耐蝕、超長循環壽命AB_5+x型儲氫合金，其特征在于，合金中有鑭、鈰和釔三種稀土元素，以及鎳、鈷、錳和鋁四種金屬元素的比例具體如下：La_0.73Ce_0.17Y_0.1Ni_3.65Co_1.0Mn_0.3Al_0.35。

6.根據權利要求2所述的高耐蝕、超長循環壽命AB_5+x型儲氫合金，其特征在于，合金中有鑭、鈰和釔三種稀土元素，以及鎳、鈷、錳和鋁四種金屬元素的比例具體如下：La_0.73Ce_0.17Y_0.1Ni_3.75Co_1.0Mn_0.3Al_0.35。

7.一種用于設計如權利要求1所述高耐蝕、超長循環壽命AB_5+x型儲氫合金的方法，具體步驟如下：

a、根據DFT模擬合金容量衰減，計算過程使用維也納從頭算模擬軟件包進行；模擬過程中所采用的交換關聯函數為基于廣義梯度近似的PBE泛函；同時針對原子間的范德華作用，采用了基于波克瓊森阻尼的DFT-D3色散校正；針對離子和電子之間的相互作用，采用了平面波投影方法描述；

b、平面波基組的截斷能為400eV，電子自洽場迭代的收斂標準為10^-5eV，原子幾何優化的收斂標準為

c、布里淵區按照默克豪斯特-帕克方法，劃分為3×3×1的K點網格；為了加快電子自洽場迭代的收斂，采用了0.2eV的拖尾效應；

d、取LaNi₅的(001)晶面，構建2×2超胞的5層平板模型，得到LaNi₅合金表面模型；然后，將模型中的一部分La原子替換為以Ni原子的形式，構建LaNi_5+x合金計算模型；

e、計算從LaNi₅合金表面模型到LaNi_5+x合金計算模型過程中體系的能量和體系的能量變化，在計算過程中，模型的最下面兩層原子固定，其余原子充分弛豫；模型的表面引入了厚度為的真空層；

f、根據體系的能量變化最小的取代方式，得到LaNi_5+x合金模型，并計算得到合金的元素組成。

8.一種如權利要求1所述的高耐蝕、超長循環壽命AB_5+x型儲氫合金的制備方法，具體步驟如下：

1)將鑭、鈰、釔、鎳、鈷、錳和鋁，按照上述比例進行配料，在高純保護氣氛下進行合金的熔煉，熔煉溫度為1300℃，熔煉得到合金熔體后快速冷卻，得到合金鑄錠；

2)將鑄錠在保護氣氛下熱處理，然后在保護氣氛中機械研磨得到粒徑平均大小為50μm的儲氫合金粉末；

步驟1)中由合金熔體溫度降至合金錠或片低于500℃時的冷卻時間不超過1分鐘；

步驟2)中的熱處理溫度為950-1100℃，保溫5-15小時。