热处理对Ti—Mn基Laves相贮氢合金性能影响.pdfVIP

热处理对Ti-Mn基Laves相贮氢合金 性能的影响+ 屠海令蒋利军陈异黄倬詹锋 (北京有色金属研究总院 100088) 摘要：本文研究了热处理对欠化学计量Ti-Mn基贮氢合金性能及组织结构的髟喃，研究表 明：热处理提高了合金的贮氢量，拓宽了合金H寸曲线平台，但增加了平台斜率．通过扫 描电镜能谱分析及X射线衍射分析发现，热处理增大了台金相的晶格常数及单胞体积，同时 有效地提高了台金成分的均匀性，减少了C15型Laves相在合金中的含量；而热处理后平台 斜率的增大可能与合金的价电子／原子比有关． 关键词：贮氢合金．热处理，贮氢性能，燃料电池 0．引言 Ti-Mn基Laves相贮氢台金以其体积贮氢量大、成本低等优势而非常适合于在小型燃料 电池中应用“。2】．为开发出小型燃料电池用氢源合金．我们开展了对多元Ti-越n基Laves相 贮氢合金的研究。研究发现台叠(Tin—zh-s)n”曲札√ch：Vt越F钆-的平衡压范围比较适合应 用于小型燃料电池氢源中．但合金的贮氢量偏低01．为进一步改善台金的贮氯性能．我们对 这一台金进行了热处理．研究了热处理对台金性能及其组织结构的髟响． 1． 实验方法： 实验所用原料及其纯度为：海绵钍99．鳊、海绵锖99．麟、电解锰99．觚、电解铬99．喁． 台金在非自耗电弧炉中氲气保护下熔炼，为保证合金成分的均匀性．合金翻转后反复熔练三 次．将熔炼好的合金抽真空、充氲后封装于石英营中．将石英管放入加热炉中．加热至1100 ℃，保温20小时，炉冷至室温． 采用定容法测定了台金P弋叶性能，根据Van’t[{off方程： ．．凹AS ■fl，o… 月r 胄 计算出合金的吸放氢反应的标准焓变4凰标准熵变4品合金的玎逆贮氢量等予官金息 吸氢量减去放氢后仍滞留在台金中豹氢含量。 x射线衍射在X’Pert-咖型x射线衍射仪上进行，选取x射线衍射潜上多个高角度衍 S-450型扫描电子显微镜背反射图 射峰，通过最小二乘法计算晶体结构常数．通过HITACHI 像观察合金金相样品的组织形貌．井通过EDAx9100／70型能谱仪分别测出不同组织形貌下各 种元素的含量。通过ICP-AES方法对样品进行了成分分析． 2．实验结果与讨论： ’国家973赍助项目(项目■号G2∞∞2“∞) 2．1． 热处理对贮氢性能的影响 图1为合金热处理前后40和60℃放氢卜c-T曲线，袁1为热处理前后合金的贮氢性能 数据，表2为合金热处理前后的热力学数据。由这些图表可见，热处理后台金 (Ti。赫zro，s)。mMn。．cnzh嚣Feo．-的最大贮氢量与可逆贮氧量均增大：平衡压变化不太，平台 区被拓宽，但平台斜率增大．由表2可见热处理使得合金放氢标准焙d，，及放氢标准熵 4S的值增大。 表1合金熟处理前后贮氢性鳇敷据表(如℃) 放氢焓dⅣ 放氢熵dS 40C吉布斯自由能 合金 (kJ／m01) (J／K，∞1) dG(kJ／m01) 2．2．热处理对组织形貌的影响 表3为台金热处理前后通过ICP-^Es方法测出的各个元素的含量，由表中可以看出热处 理前后合金各个元素的含量没有变化． 表3台佥热处理前后成分表 摩尔比，％ 鱼叁 !! 垒 墅 壁 ! !! 一 0．045 0．490 0．057 0．105 0．018 铸态0．286 垫壁里 !：!堕 !：!丝 !：!塑 !：!塑 !：!堑 !：!!!．． 10