[发明专利]一种TiV基多元复相合金及其制备方法

说明书

本发明公开一种TiV基多元复相合金及其制备方法，合金由钛、钒、锆、铬、锰以及铁元素组成，化学成分通式表示为TiV(ZrCrMn_1‑xFe_x)_y；式中：0≤x≤1，0.2≤y≤0.6。制备：S1、将原料按照成分配比混合，形成混合物料；在原料混合时需考虑到锰在后续熔炼过程中的烧损，配料时多加5％的锰，以保证该合金满足其化学成分中各组成元素之间的原子比；S2、将混合物料熔炼成铸锭；S3、将铸锭真空热处理，空冷至室温，得到TiV基多元复相合金。本发明采用真空电弧熔炼及真空感应熔炼成锭，将铸锭进行真空热处理，获得了多元复相合金。本发明通过合理的合金成分设计、熔炼及热处理调控相组成，形成BCC与Laves复相结构，开发了一类易活化、有效储氢量较高、平台压适中的储氢合金。

技术领域

本发明涉及合金材料热处理技术领域，具体涉及一种TiV基多元复相合金及其制备方法。

背景技术

Ti-V基BCC固溶体合金的理论最大吸氢量可达4wt％左右，但平台压过低使合金在室温放氢量只有1-2wt％，导致实际可利用的储氢量不高，且活化和反应动力学较差，限制了其应用。而B侧为Cr、Mn、Fe、Ni等非吸氢元素的AB₂型Laves相合金具有易活化、吸放氢动力学较快、平台压适中且合金元素组成可调控范围大等优点，该体系合金的改性潜力大，可用于各种吸放氢工况，但缺点是最大储氢量较低。合金化是改善性能的简单且有效的手段，通过多元合金化手段，可改善组织、细化晶粒、形成新相或改变晶格常数以提高相应的吸放氢性能。然而，基于单一体系的合金化改性所取得的性能改进往往仅针对某些特定方面，很难取得动力学和热力学性能全面调控的效果。通过复相合金化组织控制方法将不同吸放氢合金体系的特点相结合，使材料发挥协同吸放氢作用，则有望解决这一矛盾。

发明内容

本发明的目的在于提供一种TiV基多元复相合金，该合金具有易活化、有效储氢量较高、平台压适中等特性；本发明还提供了TiV基多元复相合金的制备方法，通过对合金成分的合理设计以及熔炼及热处理调控相组成，形成BCC与Laves复相结构，用于储氢具有易活化、可逆储氢量大以及平台压适中等特点。

本发明是通过如下技术方案实现的：

一种TiV基多元复相合金，其特征在于，所述的合金由钛、钒、锆、铬、锰以及铁元素组成，所述合金的化学成分通式可表示为TiV(ZrCrMn_1-xFe_x)_y；所述合金化学成分通式中x的取值范围是0≤x≤1、y的取值范围是0.2≤y≤0.6。

具体的，所述合金的化学成分Ti与V的原子比为1：1；Zr、Cr、Mn、Fe之间的原子比为1：1：(1-x)：x，其中0≤x≤1，0.2≤y≤0.6。

本发明所提供的TiV基多元复相合金具有易活化、可逆储氢量较高以及氢化物稳定性适中的特点。

进一步的，所述TiV基多元复相合金：所述钛元素来源于原料海绵钛，且原料的纯度不低于99.9％。

进一步的，所述TiV基多元复相合金：所述钒元素来源于原料枝晶钒，且原料的纯度不低于99.9％。

进一步的，所述TiV基多元复相合金：所述锆元素来源于原料海绵锆，且原料的纯度不低于99.9％。

进一步的，所述TiV基多元复相合金：所述铬元素来源于原料铬粒，且原料的纯度不低于99.9％。

进一步的，所述TiV基多元复相合金：所述锰元素来源于原料电解锰，且原料的纯度不低于99.9％。

进一步的，所述TiV基多元复相合金：所述铁元素来源于原料铁块，且原料的纯度不低于99.9％。

一种TiV基多元复相合金的制备方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：