V基固溶体二元合金的吸放氢特性研究

论文摘要

本文在阅读分析国内外大量文献的基础上，着力研究了对多元合金研究具有指导意义的V-M（M=Ni，Fe，Cr）二元合金体系。研究了Ni，Fe和Cr对纯V的活化性能、吸氢动力学性能、放氢PCT性能、及其对具有双平台压的V基固溶体中低压区β相一氢化物和γ相二氢化物含量和稳定性的影响；并对影响合金吸放氢性能的因素进行了分析。得出了下列主要的研究结论。（1）在V100-xNix（x=0～12at％）二元合金中，Ni的添加提高了金属钒的活化性能和动力学性能。随着Ni含量的增加，高压区二氢化物γ相的分解压逐渐升高，稳定性降低。在293K、3MPa氢压下，当Ni含量高于0.5at％时，γ相的含量迅速降低，饱和吸氢量明显减少，当Ni含量超过2at％时，γ相消失。增加Ni含量，有利于降低低压区一氢化物β相的含量，提高β相的分解压。随着Ni含量的增加，合金的晶格常数呈线性趋势降低。（2）在V100-xFex（x=0～2at％）二元合金中，Fe的添加提高了金属钒的活化性能和放氢平台压力，降低吸放氢容量。Fe含量不超过1at％，对高压区二氢化物γ相并无明显影响，Fe含量大于1at％时，二氢化物γ相平台压明显升高，容量明显下降，二氢化物γ相的生成焓明显降低；Fe的添加对一氢化物β相并无明显的影响。随着Fe含量的增加，合金的晶格常数和晶胞体积呈线性趋势降低。（3）在V100-xCrx（x=0～15at％）二元合金中，Cr的添加提高了金属钒的活化性能和放氢平台压力。Cr含量不超过6at％，对二氢化物γ相吸放氢容量无明显影响，但提高了合金二氢化物γ相的平台压；Cr含量大于6at％时，二氢化物γ相容量明显下降，其平台压继续升高；Cr的添加提高了一氢化物β相的平台压。随着Cr含量的增加，合金的晶格常数和晶胞体积呈线性趋势降低。（4）分析了相同添加含量下，不同添加元素对二元合金活化性能、吸氢动力学性能、放氢PCT性能的影响，发现了性能变化的一些规律：晶胞常数和电子浓度对纯V吸放氢性能有较大影响，但还不具有决定作用。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 贮氢材料的发展
• 1.2 贮氢材料的分类
• 1.3 贮氢材料的吸放氢原理
• 第二章 V基贮氢合金研究进展及本研究选题
• 2.1 金属钒的贮氢性能
• 2.2 二元V基BCC合金的研究进展
• 2.3 V-Ti-Cr合金
• 2.4 V-Ti-Mn系合金
• 2.5 V-Ti-Fe系合金
• 2.6 V-Ti-Ni系合金
• 2.7 多元V-Ti基贮氢合金的贮氢性能
• 2.8 本文的研究目的、意义、内容以及技术路线
• 2.8.1 研究目的与意义
• 2.8.2 研究内容
• 2.8.3 研究路线
• 第三章 实验材料与方法
• 3.1 合金的制备
• 3.1.1 合金的原材料
• 3.1.2 母合金的制备
• 3.1.3 合金的制粉方法
• 3.2 PCT测试原理和方法
• 3.2.1 活化处理
• 3.2.2 动力学性能测试
• 3.2.3 放氢PCT曲线测试
• 3.3 微结构分析
• 第四章 V-Ni二元合金的吸放氢性能
• 4.1 合金的成份设计
• 4.2 Ni对V活化性能及动力学性能的影响
• 4.3 Ni对γ相二氢化物稳定性及放氢特性的影响
• 4.4 Ni对β相一氢化物放氢特性的影响
• 4.5 V-Ni合金结构分析
• 4.6 本章小结
• 第五章 V-Fe二元合金的吸放氢性能
• 5.1 合金的成份设计
• 5.2 Fe对V活化性能及动力学性能的影响
• 5.3 Fe对γ相（二氢化物）稳定性及放氢特性的影响
• 5.4 Fe对β相（一氢化物）放氢特性的影响
• 5.5 V-Fe合金结构分析
• 5.6 本章小结
• 第六章 V-Cr二元合金的吸放氢性能
• 6.1 合金的成份设计
• 6.2 Cr对V活化性能及动力学性能的影响
• 6.3 Cr对γ相（二氢化物）稳定性及放氢特性的影响
• 6.4 Cr对β相（一氢化物）放氢特性的影响
• 6.5 V-Cr合金结构分析
• 6.6 本章小结
• 第七章 Ni、Fe、Cr对V吸放氢特性的不同影响及其机理
• 7.1 三种元素对钒吸氢动力学的不同影响
• 7.2 三种元素对钒的高压区γ相的不同影响
• 7.3 三种元素对钒的低压区β相的不同影响
• 7.4 晶体参数的变化与吸放氢特性的关系
• 7.5 电子浓度的变化与吸放氢特性的关系
• 7.6 电负性的影响
• 7.7 本章小结
• 第八章 结论及展望
• 8.1 主要结论
• 8.2 展望
• 参考文献
• 在读期间取得的研究成果
• 致谢