Ti-Cr-V系储氧合金的制备及改性研究

发布时间：2017-12-20 18:32

  本文关键词：Ti-Cr-V系储氧合金的制备及改性研究　出处：《太原理工大学》2017年硕士论文　论文类型：学位论文

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【摘要】：氢能来源广泛,资源丰富,是一种高效、零污染的新型能源。虽然氢能源应用前景广阔,但是其商业化发展还受到制氢、储氢等方面的限制,尤其是储氢技术已成为氢能利用走向实用化、规模化的瓶颈。Ti-Cr-V固溶体储氢合金,室温下理论储氢容量高于传统的AB5、AB2和TiFe系储氢合金,被认为是极具应用前景的第三代储氢材料。本文首先对国内外Ti-Cr-V系BCC固溶体储氢合金的研究进展进行了全面综述。在此基础上,选取Ti0.32Cr0.345V0.25Fe0.03Mn0.055储氢合金作为研究对象,通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析仪(EDS)、热重、差热分析(TG/DTA)以及PCT吸放氢性能测试等测试分析手段,系统地研究了多元合金化和制备工艺对合金组织结构和储氢性能的影响,通过合金元素的添加和制备工艺的改进,进一步提高V基固溶体合金的综合储氢性能。研究结果表明:Zr元素部分替换Ti后,Ti_(0.32)Cr_(0.345)V_(0.25)Fe_(0.03)Mn_(0.055)系合金仍由BCC相和Laves相构成,表明Zr的添加没有改变合金的两相结构。随着Zr含量的增加,合金中Laves相增多,并且Zr大量存在于Laves第二相中。在298K条件下,合金吸氢动力学性能良好。随着Zr的部分替代,合金PCT曲线滞后性减小,吸放氢平台压升高,平台倾斜度增大。对Ti_(0.32)Cr_(0.345)V_(0.25)Fe_(0.03)Mn_(0.055)合金进行急冷,合金晶粒细化,BCC主相的晶格常数由铸态时的0.3141nm减小为急冷后的0.2984nm,吸氢动力学性能与铸态合金相比有所下降。急冷对吸氢动力学行为影响较大,由铸态时的化学反应控制变为急冷时的新相晶核形成长大控制。PCT测试结果表明,合金吸放氢平台压升高,氢滞增大,最大吸氢量减小。此外,TG/DTA曲线表明,急冷并没有改变Ti0.32Cr0.345V0.25Fe0.03Mn0.055合金的放氢量,但提高了放氢温度。在前面研究的基础上,选择Ti_(0.32-x)Zr)xCr_(0.345)V_(0.25)Fe_(0.03)Mn_(0.055)(x=2)合金进行急冷,合金中Laves相比铸态时明显减少,晶粒明显细化,吸放氢平台压明显升高,吸放氢平台压滞后性变小,但活化过程变得困难。添加元素Zr的同时采用急冷方式,对提高合金放氢量和减小滞后性是有益的,但合适的添加量有待进一步研究。
【学位授予单位】：太原理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TG139.7

【参考文献】

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本文编号：1312987