[发明专利]一种Y-Al-Ni中间合金及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种Y‑Al‑Ni中间合金及其制备方法和应用，属于合金材料技术领域。按质量百分含量计，本发明提供的Y‑Al‑Ni中间合金，包括Y 20～60％，Al 2～30％，余量为镍以及不可避免杂质。采用本发明提供的Y‑Al‑Ni中间合金制备稀土储氢合金时不需要较高的熔炼温度，稀土储氢合金成分易于控制，同时还可以解决生产过程中直接添加金属铝后的偏析问题，有利于使稀土储氢合金成分更均匀。本发明提供了所述Y‑Al‑Ni中间合金的制备方法。本发明基于熔盐电解法制备所述Y‑Al‑Ni中间合金，所用原料熔盐电解质以及电解原料价格便宜，克服了直接用金属钇以及金属铝做原料制备稀土储氢材料时成本较高的难题。

技术领域

本发明涉及合金材料技术领域，具体涉及一种Y-Al-Ni中间合金及其制备方法和应用。

背景技术

稀土储氢合金从应用到现在已经有二十几年的时间，在新能源时代到来的今天，其作为氢能利用的储氢载体，仍然具有广阔的发展空间和应用前景。稀土储氢合金的主要成分是La和Ni，生产中采用混熔法制备，具体是将金属镧和金属镍在真空条件下加热到一定温度熔化，混匀后冷却即得。但是，以La和Ni作为主要成分的稀土储氢合金存在成本高、抗氧化性差、易粉化以及循环寿命低等问题。为了改善稀土储氢合金的综合性能，科研工作者对稀土储氢合金的性能优化做了大量的研究工作，其中元素替代是最为有效的一种改性方式。

研究表明，元素Y的替代以及元素A1的替代有利于提高稀土储氢合金的综合性能。现有技术中采用混熔法制备稀土储氢合金的过程中，元素Y和元素Al分别以金属钇和金属铝的方式按化学计量比添加。虽然添加金属钇和金属铝后，稀土储氢合金具有较好的储氢性能，但是金属铝熔点(660℃)较低，在制备稀土储氢合金的熔炼过程中容易造成合金偏析；而且，金属镧的熔点是920℃，金属镍的熔点是1455℃，而金属钇的熔点是1522℃，其熔点较高，为了使金属钇熔化，需要较高的熔炼温度，这种情况下金属镧、金属镍以及金属铝等金属的挥发较为严重，从而导致稀土储氢合金成分不易控制，稀土储氢合金收率降低，通常低于97.5％。

发明内容

本发明的目的在于提供一种Y-Al-Ni中间合金及其制备方法和应用，采用本发明提供的Y-Al-Ni中间合金制备稀土储氢合金时可以降低稀土储氢合金的熔炼温度，提高收率，稀土储氢合金成分易于控制，同时可以解决生产过程中直接添加金属铝后的偏析问题，有利于使稀土储氢合金成分更均匀。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种Y-Al-Ni中间合金，按质量百分含量计，包括Y20～60％，Al2～30％，余量为镍以及不可避免杂质。

优选地，包括Y30～55％，Al4～10％，Ni35～60％。

优选地，所述不可避免杂质包括C、Si和Ca，所述Y-Al-Ni中间合金中C含量≤500ppm，Si含量≤500ppm，Ca含量≤500ppm。

本发明提供了上述技术方案所述Y-Al-Ni中间合金的制备方法，包括以下步骤：

将熔盐电解质置于电解槽中，加热至所述熔盐电解质完全熔化，得到电解质熔体；

向所述电解质熔体中加入电解原料，并将承接坩埚置于电解槽中，以石墨板为阳极并配以相应的阴极，进行电解，在所述阴极表面形成液态合金，并收集于所述承接坩埚中；

将所述液态合金进行浇铸，得到Y-Al-Ni中间合金；

所述熔盐电解质为YF₃、AlF₃和LiF的混合物，或者为YF₃和LiF的混合物；