vticrfe贮氢合金的结构与吸放氢行为研究

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1、V-Ti．Cr-Fe贮氢合金的结构与吸放氢行为研究材料学专业研究生：严义刚指导教师：陈云贵教授钒基贮氢合金在室温下可快速吸放氢，理论容量达到3．8wt％以上，因而受到广泛的关注。采用纯金属钒制备的ⅥI基合金，如V-Ti=Cr合金，具有较高的放氢量，但其成本很高、活化比较困难，人们曾尝试采用FeV80合金制备高容量钒基贮氢合金，但是没有成功．本文针对以上问题，在查阅大量文献的基础上，提出研究思路及研究方案。通过成分调控、XRD、SEM／EDs组织结构分析及PCT吸放氢行为表征，并结合数理分析处理方法，研究构建了新型

2、V-Ti-Cr-Fe四元合金体系，研究了Vm-Cr-Fe四元钒基贮氢合金体系吸放氢特性的影响因素，研究了FeV80合金中主要杂质(如AI、Si)对V-Ti．Cr-Fe合金性能的影响，分析了采用FeV80合金制备高容量钒基贮氢合金的可行性，并通过添加少量稀土元素改善Ⅵj．Cr-Fe合金的活化性能，取得了如下重要的研究结果：建立了新型的v二Ti-Cr-Fe合金体系。弄清了晶格常数(4)及电子浓度(C)对v珂Cr-Fe合金的影响。当a<0．3030rim时，随着a的增大，合金的吸氢量逐渐增大；当口四．3030rim，继

3、续增大a时，合金的吸氢量变化趋于平缓；因此，口邳．3030rim时，合金可以获得较高的吸氢容量；合金的放氢量随着a的增加，先增加后降低，当a在0．3030--0．3050rim之间时，合金具有较大的放氢量；当a--0．3036nm时放氢量达到最大值。当C≯5．25时，不利于合金吸氢，且当C继续增大时，吸氢量将显著降低；当G在5．13---5．25之间时，合金可获得较高的放氢量。设定删．3036nm及V／Fe=5，利用合金成分与晶格常数的关系在15at％--,60at％V范围内建立四元V-Ti-Cr-Fe合金体系，

4、开发出了一系列可采用价廉的FeV80中间合金作为原料的V-Ti．Cr-FeBCC合金，其晶格常数在0．3040--0．3053nm范围内，电子浓度在5．14--,5．23范围内。当钒含量在20at％--55at％时，所开发的合金吸氢量大于3．55wt％，放氢量大于2．03wt％，而当钒含量超出这一范围时，不易获得具有高吸放氢容量的含Fe合金；当钒含量在30at％--45at％之间时，开发的合金组织、结构及吸放氢性能非常接近，晶格常数达到0．3042nm左右，吸氢量均>3．70wt％，放氢量筮．20wt％，其中合金

5、V4池8．4Cr23．6Fe8具有最高的吸放氢容量，298K吸放氢容量分别可达到3．82wt％和2．30wt％，是V．n．Cr-Fe四元合金体系中容量最高的。针对FeV80中间合金中含有杂质Al的问题，研究了(V30a晤35Cr25Felo)l∞捌；合金中A1的作用，研究表明(o~5ac％)AI的添加对V30Ti35Cr25FeloBCC合金的组织结构无明显影响，合金依然为BCC固溶体结构，但是晶格常数增大，吸放氢容量降低，平台压力升高。且随着Al含量的升高，合金的吸放氢容量降低，而平台压力升高；当舢含量不超过1

6、．5at％时，合金的吸放氢容量没有明显降低，分别达到3．42wt％和1．84wt％以上。针对FeV80中间合金中含有杂质si的问题，研究了(v3扭350r25Felo)lo嘛six(x=o~2．5)合金中si的作用，研究表明在v30Ti35Cr25FeloBCC合金中添加si后，合金中出现C14Laves第二相，随着Si含量的增加，Laves相含量将增加，而BCC相和其晶格常数均降低。Laves相主要分布于合金的晶界处，si在其中富集；Laves相的产生显著地提高合金活化性能，使合金在室温下无需活化处理、经过短暂

7、孕育期后就可以快速吸氢。si的添加引起合金的吸放氢容量降低，平台压力升高，平台斜率增大。si含量不超过1．0at％时，合金的吸氢量不会明显降低；不超过O．63at％时，放氢量无明显降低。同样针对杂质Si的问题，研究了添加lat％Si的(30～70)V-Ti—Cr-Fe(Ti：Cr：Fc=35：25：10)合金，研究表明：钒含量的升高有利于提高合金中BCC相的含量，从而提高合金的吸放氢容量；当钒含1}2_42at％时，1．0at％Si的添加不明显影响合金的吸放氢容量，但是明显提高合金的活化性能和平台分解压力。针对杂

8、质舢和Si的协同作用问题，研究了V30Ti35Cr25Felo-AlL25Six(】【=肌1．O)合金，研究表明含Si合金由BCC相和C14Laves相构成，Laves相的含量随着Si含量的增加而增加；随着si含量的增加，合金的吸放氢容量降低，平台压力升高。Si对v3躅35Cr25Felo-A11．25和对V30Ti35Cr25Felo合金的影响类似，同时添加的触和Si对