V-Ti-Cr-Fe合金的储氢性能研究

研究了V（30％）-Ti（15％～55％）-Cr（7％～43％）-Fe（2％～18％）（原子分数，下同）四元合金的储氢性能。结果表明：V-Ti-Cr-Fe四元合金的吸氢量与有效吸氢量主要由Ti／（Cr＋Fe）比决定，当Ti／（Cr＋Fe）=1时，合金具有最好的吸放氢性能。随着Ti／（Cr＋Fe）比升高，合金的晶格常数增大，氢化物的生成焓增大，放氢平台压力降低。在298K时，V30Ti35Cr25Fe10合金的吸氢量达到3．6％（质量分数，下同），有效吸氢量达到2．0％。     

Zr替代Ti对Ti19．5V40Mn16．2Cr9．8Ni14．5合金的影响结构及储氢性能

为改善Ti—V基固溶体型储氢合金的电化学性能，使用少量的Zr部分取代Ti19.5V40Mn16.2Cr9.8Ni14.5合金中的Ti，并采用XRD，SEM以及PCT等测试手段研究替代前后合金微观结构和储氢性能的变化情况。通过XRD和SEM分析表明，（Ti1-xZrx）19.5V40Mn16.2Cr9.8Ni14.5（x=0，0．1，0．15，0．2，0．25，0．3）合金均是由Ti-V基BCC相和C14 Laves相组成。但Zr的部分替代明显增加了C14 Laves相的含量，并使Ti-V基BCC相在减少的同时由树枝状变成了被C14 Laves相包围的岛状。PCT曲线显示：随着Zr替代量的增加。合金的吸放氢平台不断下降，而合金的吸放氢量先有所增加后又逐渐减小。这说明适量提高C14 Laves相的含量对增加Ti—V基固溶体型储氢合金的吸放氢能力有一定的促进作用。     

成份调整对V-Ti-Cr-Fe合金吸放氢性能的影响

分别调整Ti／Cr比及V含量，对V-Ti-Cr-Fe系四元合金的室温吸放氢性能进行了研究。结果表明：随V30Ti31＋xCr29-xFe10合金中Ti／Cr增大，合金吸氢量增大，放氢平台压降低，Ti／Cr〉1．2时放氢量减小，298K最大吸氢量3．66％（质量），最大放氢量2．0％（质量）；随Vx（TiCrFe）100-x（Ti-Cr-Fe=7：5：2）中V含量增大，合金吸氢量增大，放氢量增大，放氢平台压降低，V含量20％（原子）的合金中出现Laves相，298K最大吸氢量3．73％（质量），最大放氢量2．08％（质量）。     

V55Ti20.5Cr18.1Fe6.4合金的吸放氢循环性能研究

对V55Ti20.5Cr18.1Fe6.4（原子分数，下同）贮氢合金进行了155次吸放氢循环性能实验研究。结果表明：随循环次数的增加，合金吸放氢量减小，放氢量的衰减呈减缓趋势，放氢平台区缩短，平台压力增大，合金表面有影响吸放氢性能的化合物生成，合金结构呈bcc与fcc的双相结构，合金颗粒由于微裂纹的不断累积而逐渐粉化。     

机械化学法制备Mg—Ni—Ti0．32Cr0．35V0．07Fe0．26复合材料的储放氢性能

以Ti0．32Cr0．35V0．07Fe0．26和Ni作为添加物，采用机械化学法制备了镁基复合材料。利用体积法，XRD，SEM，TEM，XPS，GC等测试手段研究了材料的吸放氢性能及其物相组成、结构、合金表相和体相性质。阐释了球磨时间、合金成分和组织结构对氢化性能的影响，探讨了复合材料的储放氢机理。研究表明：包覆在镁颗粒表面的微小的Ti0．32Cr0．35V0．07Fe0．26和Ni起到协同催化作用，球磨产生的大量纳米品粒，都有利于降低材料吸放氢温度，加快吸放氢速度。     

V40-Fe8-Ti-Cr(Ti/Cr=0.95~1.20)合金的结构与吸放氢特性

研究了V40-Fe8-Ti-Cr(Ti/Cr=0.95～1.20) 四元合金的结构及吸放氢性能.结果表明:不同Ti/Cr比的合金均为bcc单相结构,随着Ti/Cr比的降低,合金的晶格常数降低,平台压升高,吸氢量降低,放氢量先增加后降低;当Ti/Cr为1时,得到合金V40Ti26Cr26Fe8在298 K下具有最大的放氢量2.4%(质量分数),平台压为0.24 MPa.通过计算得到V40Ti26Cr26Fe8的焓变ΔH和熵变ΔS分别为-39.6 kJ·mol-1H和-140.3 J·mol-1·K-1,在423 K下的放氢平台压力可达27.5 MPa.     

Ti／Cr比对xTi-18Mn-（50-x）Cr-32V合金吸／放氢性能的影响

研究了xTi-18Mn-（50-x）Cr-32V（z=36，34，32，30，28）合金的吸／放氢性能。结果表明：随Ti／Cr比值的减小，合金的晶格常数和晶胞体积减小，这虽然导致合金的最大吸氢量降低，但是合金的有效放氢量增大，且合金PCT曲线的滞后系数降低。合金（110）面法线方向上晶粒尺度的大小是影响合金放氢平台斜率系数的因素之一。对于32Ti．18Mn．18Cr．32V合金，在273K吸氢、353K放氢的条件下，有效放氢量达到1．72％（质量分数），具有实用价值。     

Ti1．0VxMn（2-x）（x=0．6～1．6）合金的微结构和储氢性能

系统研究了V替代Mn对Ti1．0VxMn（2-x）（x=0．6～1．6）合金的相结构及吸放氢性能的影响。研究结果表明：随着X的增加，合金由Laves和bcc两相结构逐渐变化到bcc单相结构，吸氢量也随之增加；当V含量增加到x≥1．2时，合金具有bcc单相结构，合金最大吸氢量达到3．5％（质量分数），但是由于缺少脆性的Laves相，合金的活化性能变差，饱和吸氢时间也有所延长；随着V含量的增加，合金主相bcc相晶胞体积增大，从而导致合金PCT曲线平台压力降低，滞后效应也逐渐增大，但平台趋向于平缓。     

金属氢化物氢压缩器用Ti-Mn／Ti-Cr多元储氢合金

根据金属氢化物的热力学特性，储氢合金可应用于热驱动化学氢压缩器。针对热驱动化学氢压缩器用储氢合金的要求，系统研究了Ti-Mn系和Ti-Cr系多元储氢合金的储氢性能，研究了Cr／Mn比，Fe部分取代Cr，Zr部分取代Ti以及A侧过化学计量对Ti-Mn系和Ti-Cr系多元储氢合金的储氢容量、吸放氢平台特性（包括压力、滞后和平台倾斜度等）、热力学性能、活化和动力学性能的影响，筛选出一对性能优良的储氢合金（Ti0.95Zr0.07）（Mn1.1Cr0.7V0.2）和（Ti0．95Zr0.07）（Cr1.4Mn0.4Fe0．1Cu0.1）分别作为两级热驱动化学氢压缩器的低压级和高压级合金。以此2合金设计制作了氢容量为50L的压缩器，以水作为热交换介质可将压力为2．5MPa氢气压缩到40MPa以上。     

（Ti0.1V0.9）100-xFex（x=0～6）储氢合金的微观结构及储氢特性

研究了（Ti0.1V0.9）100-xFex（x=0～6）合金的微观结构及其吸放氢特性。微结构分析表明，合金均由单一的体心立方（bcc）结构的钒基固溶体相组成；合金的点阵常数随着Fe含量的增加呈线性递减，晶胞体积也随之逐渐降低。储氢性能测试表明，所有合金的动力学性能均比较好，在10℃和4MPa初始氢压条件下，合金无需氢化孕育期就能吸氢。随着Fe含量从x=0增加至x=6，合金的活化性能得到改善；10℃最大吸氢量从509．5ml／g逐渐降至424．8ml／g；50℃有效放氢量先升后降，并在x=4时达到最高值255．6ml／g。在所研究的合金中，Ti9.6V86.4Fe4合金具有最佳综合性能，经2次吸放氢循环即可活化，10℃最大吸氢量为494．5ml／g，50℃有效放氢量达到255．6ml／g。     

Ti-Cr基合金的储氢性能及晶体结构

研究了Ti1＋xCr1.2Mn0.8（x=0．0，0．1，0．2，0．3）系和Ti1＋xCr1.2Mn0.8-6My（M=Fe，Ni，Cu，V，VFe；x=0．0，0．1；y=0．1，0．3）系AB2型合金的储氢性能和晶体结构．XRD结果表明，合金主相为C14（MgZn2）型Laves相，可以保证较高的吸、放氢量．通过A侧过化学计量以及B侧用Fe，Ni，Cu，V，VFe分别替代部分Mn，增加了点阵常数和晶胞体积，降低了P—C—T曲线的滞后．由相应数据寻找出适合于金属氢化物氢压缩机的高压端储氢合金．结果表明，合金TiCr1．2Mn0．5Fe0．3与Ti1.1Cr1.2Mn0.5Cu0.3具有良好的储氢性能和压缩特性，可以作为性能优良的高压端储氢合金．     

Ti0.9Zr0.2Mn（1.8—x）MxV0.2（M=Ni,Cr;x=0,0.2）合金的贮氢性能

研究了Ti0.9Zr0.2Mn(1.8-x)MxV0.2(M=Ni,Cr;x=0,0.2)合金的晶体结构与贮氢性能。结果表明,Ti0.9Zr0.2Mn1.6Ni0.2V0.2和Ti0.9Zr0.2Mn1.6Cr0.2V0.2的贮氢量达到240mL/g。合金的主相均为C14 Laves相,镍,铬的取代使点阵常数和晶胞体积增大,P－C－T曲线的滞后降低,压力平台的倾斜度增加。     

（V30Ti35Cr25Fe10）97．5Si2．5合金的结构与吸放氢性能

采用XRD，SEM和PCT测试研究了（V30Ti35Cr25Fe10）97.5Si2.5（at％）合金的组织结构与吸放氢性能。结果表明：合金由BCC相和C14 Laves相组成，BCC相含量为75％，晶胞参数为α=0．3021nm，Laves相含量为25％，晶胞参数为α=0．4920nm和c=0．7996nm。由于含有大量的Laves相，合金具有良好的活化性能，室温下不需孕育期就可以快速吸氢，5min内达到吸氢饱和状态，饱和吸氢量达到2．98％（质量分数，下同）。在一定氢压下，合金的容量可由合金中BCC相和Laves相的容量按组分的含量进行线性组合而成。     

金属氢化物氢压缩机用AB2型Ti- Mn基储氢合金研究

制备了AB2型Laves相Ti- Zr- Mn- Cr- V- Fe系列氢压缩材料,对于V- Fe、Mn/Cr比值和Zr含量对合金吸放氢平台特性和热力学性能的影响进行了研究,优化出具有优异综合储氢性能的氢压缩材料Ti0.9Zr0.1Mn1.4Cr0.35V0.2Fe0.05合金.该合金具有较低的吸放氢平台压力、较小的压...     

冷却速率对多相透氢V-Ti-Ni合金的组织与性能的影响

本文研究了冷却速率对多相V55Ti30Ni15合金的显微组织、硬度和氢渗透性能的影响。V55Ti30Ni15合金显微组织由V(Ti, Ni)固溶体、NiTi和NiTi2化合物组成。凝固时冷却速率对合金的组织和性能有很大的影响。合金铸锭凝固过程中V(Ti,Ni)固溶体的体积分数随冷却速率的增大而减小,二次枝晶臂间距和宽度也呈现出同样的变化趋势。合金硬度随着冷却速率的升高不断增大,氢渗透率却随之降低。V-Ti-Ni多相合金400℃的氢渗透率与V(Ti, Ni)固溶体体积分数成线性关系。合金铸锭氢渗透率不仅与V(Ti, Ni)固溶体的相对含量有关,而且与固溶体中Ti、Ni合金元素含量和相界的体积有关。     

合金化对ZrMn2基Laves相贮氢合金相组成的影响

研究了Ni、V、Cr、Co、Fe、Cu和Ti等合金化元素取代ZrMn2 基Laves相贮氢合金的B侧或A侧对合金相组成的影响。结果表明 ,采用不同的元素对A侧或B侧进行部分取代 ,将引起ZrMn2 基合金相组成的变化。采用Ni取代Mn后 ,ZrMn2 合金的主相结构转变为C15型Laves相 ,表明Ni为C15相稳定元素。对Zr Mn Ni三元合金 ,V为C14相稳定元素 ,而Co、Fe、Cu则为C15相稳定元素。取代量较少时 ,Cr为C15相稳定元素 ,取代量增加时 ,C15相稳定作用减弱。Ti元素为C14相稳定元素 ,Ti对Zr的部分取代将导致合金主相结构转变为C14型Laves相。合金化元素对ZrMn2 合金的相组成的影响与元素的电子浓度和原子尺寸不同有关     

Hydrogen storage properties of TiMn2-based alloys

Several TiMn₂-based C14 Laves phase alloys were prepared and their hydrogen storage properties studied in order to develop suitable materials for hydrogen storage tank or hydride heat pump applications. It was observed that the plateau characteristic of the stoichiometric alloy AB, was better than that of the non-stoichiometric one. The plateau pressure was effectively decreased by the partial substitution of Zr for Ti, while the slope was increased. The substitution effects of other transition elements, such as Cr, V, Cu, Fe, Ni for Mn, were also examined. It was found that Cr was suitable for decreasing the hysteresis, Cu could flatten the plateau with decreasing storage capacity, and V could effectively lower the plateau pressure without decreasing the storage capacity. The hydriding properties were found to be related to the lattice structures. Considering a careful balance of the substitution effects of the alloying elements, it was found that Ti_0.85Zr_0.15MnCr_0.8V_0.1Cu_0.1 alloy had very good plateau characteristics with considerably small hysteresis and high storage capacity.