[發明專利]一種TiV基多元復相合金及其制備方法

有效

• 申請號: 202210097174.9
• 申請日: 2022-01-27
• 公開（公告）號: CN114525440B
• 公開（公告）日: 2022-09-30
• 發明（設計）人: 張云龍;李若琳;朱彬;程亮;陳逸;叢孟啟;盧雅琳
• 申請（專利權）人: 江蘇理工學院;江蘇省中以產業技術研究院
• 主分類號: C22C30/00
• 分類號: C22C30/00;C22C1/02;C22F1/02
• 代理公司: 常州佰業騰飛專利代理事務所(普通合伙) 32231
• 代理人: 張紅艷

本發明公開一種TiV基多元復相合金及其制備方法，合金由鈦、釩、鋯、鉻、錳以及鐵元素組成，化學成分通式表示為TiV(ZrCrMn_1?xFe_x)_y；式中：0≤x≤1，0.2≤y≤0.6。制備：S1、將原料按照成分配比混合，形成混合物料；在原料混合時需考慮到錳在后續熔煉過程中的燒損，配料時多加5％的錳，以保證該合金滿足其化學成分中各組成元素之間的原子比；S2、將混合物料熔煉成鑄錠；S3、將鑄錠真空熱處理，空冷至室溫，得到TiV基多元復相合金。本發明采用真空電弧熔煉及真空感應熔煉成錠，將鑄錠進行真空熱處理，獲得了多元復相合金。本發明通過合理的合金成分設計、熔煉及熱處理調控相組成，形成BCC與Laves復相結構，開發了一類易活化、有效儲氫量較高、平臺壓適中的儲氫合金。

技術領域

本發明涉及合金材料熱處理技術領域，具體涉及一種TiV基多元復相合金及其制備方法。

背景技術

Ti-V基BCC固溶體合金的理論最大吸氫量可達4wt％左右，但平臺壓過低使合金在室溫放氫量只有1-2wt％，導致實際可利用的儲氫量不高，且活化和反應動力學較差，限制了其應用。而B側為Cr、Mn、Fe、Ni等非吸氫元素的AB₂型Laves相合金具有易活化、吸放氫動力學較快、平臺壓適中且合金元素組成可調控范圍大等優點，該體系合金的改性潛力大，可用于各種吸放氫工況，但缺點是最大儲氫量較低。合金化是改善性能的簡單且有效的手段，通過多元合金化手段，可改善組織、細化晶粒、形成新相或改變晶格常數以提高相應的吸放氫性能。然而，基于單一體系的合金化改性所取得的性能改進往往僅針對某些特定方面，很難取得動力學和熱力學性能全面調控的效果。通過復相合金化組織控制方法將不同吸放氫合金體系的特點相結合，使材料發揮協同吸放氫作用，則有望解決這一矛盾。

發明內容

本發明的目的在于提供一種TiV基多元復相合金，該合金具有易活化、有效儲氫量較高、平臺壓適中等特性；本發明還提供了TiV基多元復相合金的制備方法，通過對合金成分的合理設計以及熔煉及熱處理調控相組成，形成BCC與Laves復相結構，用于儲氫具有易活化、可逆儲氫量大以及平臺壓適中等特點。

本發明是通過如下技術方案實現的：

一種TiV基多元復相合金，其特征在于，所述的合金由鈦、釩、鋯、鉻、錳以及鐵元素組成，所述合金的化學成分通式可表示為TiV(ZrCrMn_1-xFe_x)_y；所述合金化學成分通式中x的取值范圍是0≤x≤1、y的取值范圍是0.2≤y≤0.6。

具體的，所述合金的化學成分Ti與V的原子比為1：1；Zr、Cr、Mn、Fe之間的原子比為1：1：(1-x)：x，其中0≤x≤1，0.2≤y≤0.6。

本發明所提供的TiV基多元復相合金具有易活化、可逆儲氫量較高以及氫化物穩定性適中的特點。

進一步的，所述TiV基多元復相合金：所述鈦元素來源于原料海綿鈦，且原料的純度不低于99.9％。

進一步的，所述TiV基多元復相合金：所述釩元素來源于原料枝晶釩，且原料的純度不低于99.9％。

進一步的，所述TiV基多元復相合金：所述鋯元素來源于原料海綿鋯，且原料的純度不低于99.9％。

進一步的，所述TiV基多元復相合金：所述鉻元素來源于原料鉻粒，且原料的純度不低于99.9％。

進一步的，所述TiV基多元復相合金：所述錳元素來源于原料電解錳，且原料的純度不低于99.9％。

進一步的，所述TiV基多元復相合金：所述鐵元素來源于原料鐵塊，且原料的純度不低于99.9％。

一種TiV基多元復相合金的制備方法，其特征在于，該方法包括如下步驟：