1、Ti-V基合金在室溫條件下具有較高的儲氫容量(≥3 wt.％)而成為最有前景的儲氫材料。但因其活化性能差、氫氣滯留量高、V價格昂貴等原因,制約了其發(fā)展。本文選取體心立方(BCC)固溶體結(jié)構(gòu)的Ti-V-Cr合金為研究對象,利用X射線衍射(XRD)、掃描電鏡(SEM)、差熱掃描(DSC)、程序升溫脫附法(TPD)等表征手段,研究了熱處理和元素取代對Ti-V-Cr合金相結(jié)構(gòu)、儲氫性能和熱穩(wěn)定性的影響。主要研究結(jié)果如下:
　　1.采用電弧

2、爐熔煉得到的V68Ti20Cr12合金,XRD分析表明鑄態(tài)和熱處理后的合金均為單一的BCC固溶體結(jié)構(gòu)。熱處理后合金活化性能明顯提高,且吸放氫動力學(xué)得到改善。通過采用Kissinger方法擬合出鑄態(tài)和熱處理后V68Ti20Cr12合金氫化物的放氫激活能分別為150.57±10.79和141.26±9.94 kJ/mol。
　　2.對于V35Ti20Cr45合金,XRD表明鑄態(tài)合金為單一的BCC固溶體結(jié)構(gòu),熱處理后的V35Ti20Cr

3、45合金出現(xiàn)了C14 Laves第二相。熱處理后V35Ti20Cr45合金活化性能明顯提高,活化次數(shù)降低到3次可完全活化,且吸放氫速率明顯高于鑄態(tài)合金。通過Avrami-Erofeev方程擬合得出熱處理后合金吸氫機制由一維擴散機制向三維擴散機制轉(zhuǎn)化。鑄態(tài)和熱處理后V35Ti20Cr45合金氫化物生成焓分別為-23.36±0.83 kJ/mol和-22.86±1.66 kJ/mol,脫氫激活能分別為210.36±12.72和108.42±

4、1.99 kJ/mol。
　　3.對于鑄態(tài)Ti-V-Fe合金,XRD和SEM結(jié)果表明鑄態(tài)合金V60Ti30Fe10、V70Ti20Fe10、V80Ti10Fe10為單一的BCC固溶體結(jié)構(gòu),V75Ti10Fe15合金主相為BCC固溶體結(jié)構(gòu)并伴有第二相Laves相存在。吸放氫動力學(xué)曲線表明:373 K時,單一BCC固溶體結(jié)構(gòu)的V80Ti10Fe10吸氫迅速且吸氫量較高,吸氫量可達2.0 wt.%;423 K時,伴有第二相Laves相存

5、在的V75Ti10Fe15合金的放氫量高于單一BCC相的V80Ti10Fe10的放氫量,Laves第二相的存在有助于合金的放氫性能改善。
　　4.對于V40Ti20Cr32Fe8和V50Ti20Cr20Fe10合金, XRD分析表明:熱處理后第二相Laves相含量增加。熱處理后合金活化性能明顯提高,且吸放氫速率明顯高于鑄態(tài)合金。DSC曲線表明合金放氫階段有兩個,分別對應(yīng)了VH2.01向畸變的固溶體結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變以及畸變的BCC結(jié)構(gòu)向原始