[发明专利]磁场作用下熔体快淬制备AB5型贮氢合金的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种磁场作用下熔体快淬制备AB₅型贮氢合金的方法，属于金属功能材料技术领域。

背景技术

镍氢电池因具有高比能量、高比功率、无污染、可快速充放电等优点，成为混合电动车的首选电池。AB₅型稀土贮氢合金是目前镍氢电池应用最广泛的负极材料，因此提高AB₅型稀土贮氢合金的高倍率性能和循环性能来满足动力电池的发展需要，具有重要的现实意义。

目前AB_5型贮氢合金工业制备方法主要有真空熔炼法和快淬法。真空熔炼法制备贮氢合金在凝固铸锭过程中不可避免的出现杂相和成分偏析等，影响合金的电化学性能。快淬法可以改善合金的成分均匀性，降低晶格应力和缺陷，提高合金的抗碱能力和抗粉化能力，但合金放电容量、活化性能及动力学性能都明显降低。因此，开展贮氢合金制备新方法和新技术的研究很有必要。

近年来磁场加工处理已成为材料科学基础研究和材料开发制备技术领域的重要研究方向，磁场作用的实质是以“场”的形式将磁化能量转化为材料制备所需的热能和动能，使其影响材料的热力学、动力学行为，控制液态金属的成核及生长等凝固过程，从而达到调控或改善材料性能的目的。因此在合金熔体快淬过程中引入磁场作用有可能获得性能优异的贮氢合金材料。

发明内容

本发明的目的是提供一种可有效提高AB₅型贮氢合金合金循环寿命，同时，保持较高的放电容量和较好的活化性，且动力学性能优异的磁场作用下熔体快淬制备AB₅型贮氢合金的方法。

本发明磁场作用下熔体快淬制备AB₅型贮氢合金的方法，包括下述步骤：

第一步：在真空甩带机铜辊轴线和下端磨孔的石英管轴线构成的平面内设置一静磁场，所述静磁场的磁场方向与所述石英管轴线垂直，所述静磁场的中心位于所述石英管端部与所述甩带机铜辊表面之间；

第二步：将AB₅型母合金经打磨去除表面氧化物后，置于下端开孔的石英管中，放入真空甩带机；对熔炼室抽真空至20-90帕后充入纯度为99.991％-99.999％的高纯氩气，加热使母合金完全熔化，将母合金熔体喷射到旋转的铜辊表面冷却即得AB₅型贮氢合金。

本发明磁场作用下熔体快淬制备AB₅型贮氢合金的方法中，所述静磁场强度为0.1T～1.5T。

本发明磁场作用下熔体快淬制备AB₅型贮氢合金的方法中，所述石英管下端开孔直径为0.8-1.2mm，石英管下端与铜辊表面相距1mm～2mm；铜辊线速度为5-15m·s^-11mm，熔体喷射压力为：0.04MPa～0.07MPa。

本发明磁场作用下熔体快淬制备AB₅型贮氢合金的方法中，所述母合金为真空熔炼法制备的成分为MmNi_3.6Co_0.7Mn_0.4Al_0.3的AB₅型贮氢合金。

本发明的优点

本发明提供一种磁场作用下熔体快淬处理制备AB₅型贮氢合金的方法，通过在熔体快淬过程中施加静磁场，获得综合电化学性能优异的贮氢合金。本发明与现有贮氢合金制备技术相比，具有如下优点：

(1)磁场具有能量密度高、清洁无污染的特点，并且操作简单，它以“场”的形式不与材料接触即可转化为材料制备所需的热能和动能，且磁场作用不改变合金的相结构。

(2)磁场可以通过影响合金中电子的运动状态对其传递能量，使合金晶粒细化；且合金晶粒磁感应系数的各向异性在磁场作用下表现出晶粒生长的方向性。

(3)本发明方法制备的AB₅型贮氢合金在有效提高合金循环寿命同时，保持着较高的放电容量和较好的活化性，且动力学性能优异。

(4)本发明不改变合金原有制备工艺，步骤简单且成本低。

(5)除了实施例中列举的合金体系，本发明方法还可用于其他储氢合金体系中。

附图说明

附图1为本发明中实施例1及对比例1、2制备的贮氢合金的XRD图。

附图2为本发明中实施例1制备的贮氢合金的SEM图。

附图3为对比例1制备的贮氢合金的SEM图。