] 头施例 28 Q1Fe。8Mn。2La。 Q6Pr。Q2Nd。QQ5Y。。。5+5% LaNi5
[0085] 头施例 29 Tii 01Fe〇 8Mn〇 2La〇 〇6Pr〇 〇2Nd〇 〇05Gd〇 〇05+5% LaNi5
[0086] 头施例 30 Je。8Mn。2La。〇6Nd。〇 2Y。QQ5Gd。。。5+5% LaNi5
[0087] 头施例 31 Ti101Fe0.8Mn0 2La0.06Ce0 02Pr0.0025Nd0 0025Y0.0025Gd0.。。25+5% LaNi5
[0088] 具体工艺步骤如下：
[0089] A、配比：按上述实施例1-31的化学式组成进行称重配比，其中，稀土在配比时增 加5-10wt%的烧损量；
[0090] B、真空熔炼：将配好的原料置于氧化锆坩埚中，抽真空至1X10 3Pa，然后充入 0. 04MPa惰性保护气体，采用感应加热进行熔炼，所述惰性保护气体为氦气或者氩气和氦气 混合气体，所述氩气和氦气混合气体体积比为1:1，熔炼温度为1680-1720°C，获得熔融的 液态母合金，实施例工艺参数详见表1 ;
[0091] C、快淬：待各原料混合均匀后，将液态母合金注入中间包，通过中间包底部的喷 嘴连续喷落在旋转的水冷铜辊的光滑表面上，铜辊的表面线速度为5-30m/s，获得厚度在 100-500 um之间快淬态合金薄片，实施例1-31的工艺参数详见表1 ;
[0092] D、机械粉碎：将快淬态合金薄片在气流磨中机械粉碎得到稀土-钛铁合金粉末；
[0093] E、球磨：将机械粉碎后的稀土 -钛铁合金粉末放入充入高纯氩气的不锈钢球磨罐 中进行球磨，球磨条件实施例工艺参数详见表1。球磨结束后，将球磨罐置于充入高纯氩气 的真空手套箱中，取出粉末料，过筛称重，用真空包装机密封。
[0094] 不同实施例1-31和对比例1的具体工艺参数参见表1。
[0095] 表1实施例1-31和对比例的工艺技术参数
[0096]
[0098] 对上述制备的合金进行结构表征和性能测试，采用透射电镜（TEM)测试合金的微 观结构。
[0099] 图1-6为本发明实施例2、5、6、7、8、9的TEM照片。TEM照片显示采用本发明的化 学式组成和制备方法制备的稀土-钛铁储氢合金存在大量纳米晶、缺陷。
[0100] 采用Seviet测试仪测试合金的吸放氢容量及PCT平台（如表2所示）采用半自 动Sievelts装置的等温测定系统测试合金的吸氢动力学性能，测试条件为3MPa，30°C。
[0101] 上述实施例1-31所制备的合金经测试吸氢动力学性能的结果如表2所示。
[0102] 表2实施例合金的电化学性能
[0103]
[0104]
[0105] 测试结果表明，本发明合金的活化性能大大改善，在30°C、3MPa的活化条件下即 可活化，而对比例的活化条件为300°C、10MPa ;本发明合金的活化次数为1-3次，远远低于 对比例合金的活化次数；本发明合金的吸氢量达1. 730wt%，较LaNi5合金理论吸氢量提升 23%，现有技术中LaNi5合金的理论吸氢量为1. 40wt% ;同时，本发明合金的原材料成本降 低50%以上。
【主权项】
1. 一种风电储能装置用稀土-钛铁储氢合金，其特征在于： 该合金由Ti、Fe、Mn、多组元稀土以及少量LaNi5^金构成，其化学式组成为： Tihl xFeasMnQ.2Mx+yLaNi 5,其中，X为原子比，O < X彡0? 09，y为质量百分比，2%彡y彡8%， M代表多组元稀土，除含有原子比为0. 5-0. 7的La外，还含有Ce、Y、Nd、Pr、Gd中的至少一 种； 该合金通过如下步骤制备：配比一真空恪炼一快淬一机械粉碎一球磨。2. 根据权利要求1所述的稀土-钛铁储氢合金，其特征在于： 通过快淬工艺制备出具有高密度纳米晶晶粒的合金，再经机械球磨，形成高密度晶体 缺陷的合金。3. 根据权利要求1所述的稀土-钛铁储氢合金，其特征在于： 真空熔炼时加入少量LaNi5合金。4. 根据权利要求1所述的稀土-钛铁储氢合金，其特征在于： 合金最大吸氢量达I. 73wt%，接近TiFe合金理论吸氢量I. 86wt%，1-3次吸放氢即完 全活化。5. -种风电储能装置用稀土 -钛铁储氢合金的制备方法，其特征在于： 该方法包括如下步骤： A、 配比：按化学式组成Tin xFeasMna2Mx+yLaNi5进行称重配比，其中，X为原子比，0 < X彡0. 09, y为质量百分比，2%彡y彡8%，M代表多组元稀土，除含有原子比为0. 5-0. 7 的La以外，还含有Ce、Pr、Y、NcUGd中的至少一种； B、 真空熔炼：将配好的原料置于氧化锆坩埚中，抽真空，然后充入惰性保护气体，采用 感应加热对配好的原料进行熔炼，获得熔融的液态母合金； C、 快淬：待各原料混合均匀后，将液态母合金直接注入中间包，通过中间包底部的喷嘴 连续喷落在旋转的水冷铜辊的表面上，获得快淬态合金薄片； D、 机械粉碎：将快淬态合金薄片通过气流磨机械粉碎得到稀土-钛铁合金粉末； E、 球磨：将机械粉碎后的稀土 -钛铁合金粉末放入高纯氩气的不锈钢球磨罐中进行球 磨，球磨结束后，将球磨罐置于充满高纯氩气真空手套箱中，取出粉末，过筛称重，用真空包 装机密封。6. 如权利要求5所述的风电储能装置用稀土 -钛铁储氢合金的制备方法，其特征在 于： 步骤A中，Ti、Fe、Mn的金属纯度彡99. 5% ; 所述化学式组成中的稀土在配比时增加5-lOwt%的烧损量。7. 如权利要求5所述的风电储能装置用稀土 -钛铁储氢合金的制备方法，其特征在 于： 步骤B中，将配好的原料置于氧化锆坩埚中，各原料在坩埚中的布置方式为：铁棒沿坩 埚壁竖直摆放，坩埚底部均匀铺上海绵钛，块状锰摆放在海绵钛上方，稀土和LaNi5合金放 在最上面。8. 如权利要求5所述的风电储能装置用稀土 -钛铁储氢合金的制备方法，其特征在 于： 步骤B中，抽真空至I X 10 3Pa以上，，然后充入0. 04MPa惰性保护气体。9. 如权利要求5所述的风电储能装置用稀土 -钛铁储氢合金的制备方法，其特征在 于： 步骤B中，所述惰性保护气体为氦气或者氩气和氦气混合气体，所述氩气和氦气混合 气体体积比为1:1。10. 如权利要求5所述的风电储能装置用稀土 -钛铁储氢合金的制备方法，其特征在 于： 步骤B中，熔炼温度为1680-1720°C。11. 如权利要求5所述的风电储能装置用稀土 -钛铁储氢合金的制备方法，其特征在 于： 步骤C中，铜辊的表面线速度为5-30m/s。12. 如权利要求5所述的风电储能装置用稀土 -钛铁储氢合金的制备方法，其特征在 于： 步骤C中，该快淬态合金薄片的厚度为100-500 ym，具有高密度纳米晶晶粒结构。13. 如权利要求5所述的风电储能装置用稀土 -钛铁储氢合金的制备方法，其特征在 于： 步骤 D 中，粉末粒度满足 Diq= 7-1 Iy m，Dm= 38-46 ym，D9q= 80-100 ym。14. 如权利要求5所述的风电储能装置用稀土 -钛铁储氢合金的制备方法，其特征在 于： 步骤E中，球磨条件如下：球料比为20:1-60:1，球磨转速为200_450r/min，每次球磨时 间为l-5h，每次休息时间为lOmin，总球磨时间在3-21h。
【专利摘要】本发明属于储氢合金技术领域，涉及一种风电储能用稀土-钛铁储氢合金及其制备方法。该合金由Ti、Fe、Mn、多组元稀土以及少量LaNi5合金构成，其化学式组成为：Ti1.1-xFe0.8Mn0.2Mx+yLaNi5，其中，x为原子比，0＜x≤0.09，y为质量百分比2％≤y≤8％，M代表多组元稀土，除含有原子比为0.5-0.7的La以外，还含有Ce、Y、Nd、Pr、Gd中的至少一种，该合金通过如下步骤制备：配比→真空熔炼→快淬→机械粉碎→球磨。本发明主要采用Ti、Fe元素，这两种元素在自然界中储量丰富，价格便宜，有利于大规模推广应用。与熔铸退火工艺比较，本发明通过快淬工艺制备出具有高密度纳米晶晶粒的合金，经过机械球磨，使合金形成高密度晶体缺陷。快淬、球磨工艺简单、易于掌握，适用于规模化生产。
【IPC分类】C22C1/03, C22C14/00
【公开号】CN105132741
【申请号】CN201510623781
【发明人】张羊换, 尚宏伟, 李龙文, 赵栋梁, 祁焱, 郭世海
【申请人】钢铁研究总院
【公开日】2015年12月9日
【申请日】2015年9月25日