[发明专利]一种钛铁钇基贮氢材料和中间合金及制备方法

权利要求书

1.一种制备钛铁钇基贮氢材料的中间合金，该贮氢材料用于镍氢动力电池，其特征在于：

该中间合金的化学式组成为：Ti_0.8-xMg_xY_0.3Fe_1-y-m-nNi_yZn_mMn_n，式中x，y，m，n为原子比，0≤x≤0.2，0≤y≤0.4，0≤m≤0.4，0≤n≤0.4，0≤y+m+n≤0.5，且x+y+m+n≠0，该中间合金为纳米晶-非晶结构。

2.根据权利要求1所述的中间合金，其特征在于：

所述中间合金的成分组成为：Ti_0.65Mg_0.15Y_0.3Fe_0.5Ni_0.3Zn_0.1Mn_0.1。

3.一种钛铁钇基贮氢材料，该贮氢材料用于镍氢动力电池，其特征在于：

该贮氢材料由制备的钛铁钇基中间合金和纳米石墨粉组成，纳米石墨粉占比为1-10wt.％，其余为所述中间合金，所述中间合金的化学式组成为：Ti_0.8-xMg_xY_0.3Fe_1-y-m-nNi_yZn_mMn_n，式中x，y，m，n为原子比，0≤x≤0.2，0≤y≤0.4，0≤m≤0.4，0≤n≤0.4，0≤y+m+n≤0.5，且x+y+m+n≠0；

该贮氢材料通过如下步骤制备：真空熔铸→热处理→与纳米石墨粉短时间球磨。

4.如权利要求3所述的钛铁钇基贮氢材料，其特征在于：

该贮氢材料表面嵌有高密度的纳米石墨颗粒。

5.根据权利要求3所述的钛铁钇基贮氢材料，其特征在于：

该贮氢材料的放电容量为266～350mAh/g。

6.一种如权利要求3所述的钛铁钇基贮氢材料制备方法，其特征在于：

该方法包括如下步骤：

a.按化学式组成：Ti_0.8-xMg_xY_0.3Fe_1-y-m-nNi_yZn_mMn_n称量原材料，式中x，y，m，n为原子比，0≤x≤0.2，0≤y≤0.4，0≤m≤0.4，0≤n≤0.4，0≤y+m+n≤0.5，且x+y+m+n≠0；

b.将配好的原材料按顺序码放在坩埚中；

c.真空熔炼：高纯氦气保护气氛下，在熔炼温度为1670-1710℃进行感应熔炼，获得用于制备钛铁钇基贮氢材料的中间合金铸锭；

d.真空热处理：将所得中间合金铸锭进行消除缺陷和偏析热处理；

e.制粉球磨：将步骤d中所得中间合金研磨成粉并与1-10wt.％的纳米石墨粉混合均匀后进行短时间球磨，总球磨时间在1-5h。

7.根据权利要求6所述的镍氢动力电池用钛铁钇基贮氢材料制备方法，其特征在于：

步骤a中，金属原材料纯度≥99％，所述化学式组成中的金属镁在配比时增加10wt.％的烧损量。

8.根据权利要求6所述的镍氢动力电池用钛铁钇基贮氢材料制备方法，其特征在于：

步骤b中，将配好的原料置于坩埚中，各原料在坩埚中的布置方式为：铁棒垂直于坩埚底部沿坩埚壁环形摆放；裁剪为小块的镍板平铺于坩埚底部，其上依次平铺海绵钛、锌块及锰块，以上原材料应填满坩埚；选用大块镁置于最上层，所处位置应高于坩埚上沿。

9.根据权利要求6所述的镍氢动力电池用钛铁钇基贮氢材料制备方法，其特征在于：

步骤c中，抽真空至1×10^-3Pa以上，然后充入0.06MPa高纯氦气作为保护气，进行感应熔炼。

10.根据权利要求6所述的镍氢动力电池用钛铁钇基贮氢材料制备方法，其特征在于：

步骤d中，将中间合金铸锭分层码放在热处理炉中，抽真空至1×10^-3Pa，并在1050℃下热处理10h，随炉冷却。

11.根据权利要求6所述的镍氢动力电池用钛铁钇基贮氢材料制备方法，其特征在于：

步骤e中，球磨工艺的球料比为20:1，设定转速为350r/min，采用球磨0.5h，休息10min的模式进行球磨。