一种TiCu相增强的AB2型Ti基合金材料及其制备方法和应用

本发明涉及储氢材料，尤其涉及一种ticu相增强的ab2型ti基合金材料及其制备方法和应用。

背景技术：

1、氢冶金是清洁的革命性钢铁生产技术，利用氢代替碳作为冶金过程燃料和还原剂，反应产物是水。与传统的碳冶金相比，可以从根本上减少碳排放，实现清洁生产目标。

2、供氢端是氢冶金过程的上游，供氢端中的储氢系统是整个氢冶金过程的关键，储氢系统的性能则主要由储氢材料决定。ticr2是常见的储氢合金之一，具有laves相结构，具有动力学快、储氢容量大的优点。但ticr2平台压较高、滞后较大，往往需要通过合金化等方式进行改性，以此推广实际应用。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种ticu相增强的ab2型ti基合金材料及其制备方法和应用。通过熔炼冷却过程弥散析出的ticu相提高合金的相界密度增加氢原子扩散通道，从而提高合金的动力学性能，得到的ticu相增强的ab2型ti基合金材料具有储氢容量大，滞后小，吸放氢动力学快，脱氢平台压低的优点。

2、为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

3、本发明提供了一种ticu相增强的ab2型ti基合金材料，所述合金材料的结构式为：

4、ti1.1-xzrxcr1.2mn0.8-ycuy；

5、其中x为0.05～0.15，y为0.1～0.3。

6、本发明还提供了所述的ticu相增强的ab2型ti基合金材料的制备方法，包含下列步骤：

7、在保护气氛下，将钛、锆、铬、锰和铜混合后电弧熔炼即得所述ticu相增强的ab2型ti基合金材料。

8、作为优选，所述电弧熔炼的温度≥2000℃。

9、作为优选，所述电弧熔炼的重熔次数≥5次，单次电弧熔炼的时间为50～70s。

10、作为优选，所述电弧熔炼的真空度≤2.7×10-3pa。

11、本发明还提供了所述的ticu相增强的ab2型ti基合金材料在储氢材料中的应用。

12、本发明具有以下有益效果：

13、本发明提供了一种ticu相增强的ab2型ti基合金材料，结构式为：

14、ti1.1-xzrxcr1.2mn0.8-ycuy；其中x为0.05～0.15，y为0.1～0.3。本发明采用a侧过化学量和zr取代ti的方法改性后，合金的容量得到有效提高，同时合金的平台压有明显的下降，合金的热力学性能得到改善。

15、本发明提供的ticu相增强的ab2型ti基合金材料在283k条件下，吸氢容量超过1.6wt.％，平台压为7bar，作为中低压氢气管道固态储氢材料，用于储氢系统与氢化工/冶金对接，具有储氢容量大，滞后小，吸放氢动力学快，脱氢平台压低的优点。推广氢冶金有利于节能环保的目的。

16、本发明还提供了所述的ticu相增强的ab2型ti基合金材料的制备方法，包含下列步骤：在保护气氛下，将钛、锆、铬、锰和铜混合后电弧熔炼即得所述ticu相增强的ab2型ti基合金材料。本发明的ticu相增强的ab2型ti基合金材料经过真空电弧熔炼即可制备，无需热处理等后续工艺，十分简便。

技术特征：

1.一种ticu相增强的ab2型ti基合金材料，其特征在于，所述合金材料的结构式为：

2.权利要求1所述的ticu相增强的ab2型ti基合金材料的制备方法，其特征在于，包含下列步骤：

3.如权利要求2所述的ticu相增强的ab2型ti基合金材料的制备方法，其特征在于，所述电弧熔炼的温度≥2000℃。

4.如权利要求2或3所述的ticu相增强的ab2型ti基合金材料的制备方法，其特征在于，所述电弧熔炼的重熔次数≥5次，单次电弧熔炼的时间为50～70s。

5.如利要求4所述的ticu相增强的ab2型ti基合金材料的制备方法，其特征在于，所述电弧熔炼的真空度≤2.7×10-3pa。

6.权利要求1所述的ticu相增强的ab2型ti基合金材料在储氢材料中的应用。

技术总结本发明提供了一种TiCu相增强的AB<subgt;2</subgt;型Ti基合金材料及其制备方法和应用，属于储氢材料技术领域。结构式为：Ti<subgt;1.1‑x</subgt;Zr<subgt;x</subgt;Cr<subgt;1.2</subgt;Mn<subgt;0.8‑y</subgt;Cu<subgt;y</subgt;；其中x为0.05～0.15，y为0.1～0.3。本发明采用A侧过化学量和Zr取代Ti的方法改性后，合金的容量得到有效提高，同时合金的平台压有明显的下降，合金的热力学性能得到改善。在283K条件下，吸氢容量超过1.6wt.％，平台压为7bar，作为中低压氢气管道固态储氢材料，用于储氢系统与氢化工/冶金对接，具有储氢容量大，滞后小，吸放氢动力学快，脱氢平台压低的优点。推广氢冶金有利于节能环保的目的。技术研发人员：刘江文,申翰豪,蒋文斌,李润丰,景灿,黄亮君,王辉,欧阳柳章,朱敏受保护的技术使用者：华南理工大学技术研发日：技术公布日：2024/6/11