[发明专利]储氢合金的配制

说明书

技术领域

本发明涉及一种储氢合金的配制。

背景技术

氢是最清洁的二次能源。储氢材料的发现，发展及应用促进了氢能的开发与利用。利用储氢材料的可逆储放氢性能及伴随的热效应和平衡压特征，可以进行化学能，热能，机械能等能量交换，具体可应用于氢的高效储运，电池的负极材料等。

    储氢合金是指在适当的温度和压力下能大量可逆的吸收，释放氢的材料。是一种正在发展中的新型能源功能材料。为满足各种性能的要求，人们已在二元合金的基础上，开发出三元、四元、五元乃至多元合金。但无论哪种合金，都离不开A、B两种元素。其中A元素是容易形成稳定的氢化物的发热性金属，如Ti、Zr、La、Mg、Ca、Mn(混合稀土金属)等。B元素是难于形成氢化物的吸热性金属，如Ni、Fe、Co、Mn、Cu、Al等。按照其原子比的不同，他们构成AB₅型、AB₂型、AB型、A₂B型等4种类型。从AB₅型到A₂B型，金属A的量增加，吸氢量有增加的趋势，但反应速度减慢，反应温度增高，容易劣化等问题也随之增多。

发明内容

为了提高储氢合金的活化性能，本发明公开一种储氢合金的配制，其主要步骤包括以下几点：本发明公开一种储氢合金的配制，包括合金的熔炼和合金的退火，其特征在于：所述的熔炼的合金样品按照La_0.54Pr_0.1Gd_0.2Ni_3.1Co_0.3Al_0.1的成分进行配比，金属纯度均在99.5%以上。

所述的熔炼过程包括以下步骤：

a. 将合金置于高频感应熔炼炉内的感应线圈上，在密闭条件下用纯度为99.999%的氩气对炉腔进行4次洗气置换后开始熔炼，工作电流应在150-500 A之间；

b.开启电源预热坩埚20秒后，调整电流到160 A使合金充分熔化;

c.待合金全部熔化后开始熔炼，熔炼电流控制在200-350 A，熔炼时间为2-3分钟;

d.熔炼完成后旋转线圈将熔体浇入铜制水冷坩埚内急冷，得到铸态合金，待炉体冷却后将其取出。 

所述的退火过程包括以下步骤： 

a.将合金用镍网包覆后置入炉中，先抽真空15-30分钟;

b.充入高纯氩气反复冲洗4次;

c.最后保持炉内氩气气氛压力为0.3MPa，加热至900K，保温8小时，随炉冷却后取出。

 

具体实施方式

合金样品按La_0.54Pr_0.1Gd_0.2Ni_3.1Co_0.3Al_0.1的成分设计进行配料，所用金属纯度均在99.5%以上。将金属试样表面仔细打磨，去除氧化膜及杂质，用Sartorius 电子天平称量。将称量好的金属置于刚玉坩埚中，将其置于自制的高频感应熔炼炉内的感应线圈上，在密闭条件下用纯度为99.999%的氩气对炉腔进行4次洗气置换后开始熔炼。熔炼装置由SP25AB型便携式固态高频感应电源，机械与扩散泵组成的联合真空机组，耐高压真空熔炼室组成。高频感应电源最大输出功率为25 Kw、工作频率为60 kHz、最大允许工作电流为1000 A。用可调电流控制输出功率，可调电流的范围为150-1000A。炉体最大可耐压2 MPa，可抽极限真空为10^-3 Pa。熔炼质量在50-100 g的原料。工作电流应在150-500 A之间。

为了确保所制备合金的组织结构均匀、化学成分合理，采用熔炼工艺制度如下：开启电源预热坩埚20秒后，调整电流到160 A使合金充分熔化，然后，待合金全部熔化后开始熔炼，熔炼电流控制在200-350 A，熔炼时间为2-3分钟，超过此范围Mg将剧烈挥发。熔炼完成后旋转线圈将熔体浇入铜制水冷坩埚内急冷，得到铸态合金，待炉体冷却后将其取出。 

为消除合金急冷过程中形成的内应力，改善合金组织和成分的均匀性，熔炼好的合金采用密闭管式真空退火炉进行退火处理，具体方法为：将合金样品用镍网包覆后置入炉中，先抽真空15-30分钟，然后充入高纯氩气反复冲洗4次。最后保持炉内氩气气氛压力为0.3MPa，加热至900K，保温8小时，随炉冷却后取出。