[发明专利]一种体心立方结构为主的储氢高熵合金及其制备方法

摘要

本发明属于储氢材料领域，涉及一种BCC结构为主的储氢高熵合金及其制备方法。该高熵合金的成分表达式为：(Ti_aZr_bNb_c)_xM_y,5≤a≤35 at%，5≤5 at at%，5≤c≤35 at%,a+b+c=x，15≤x≤100 at%，M是Hf、Fe、Co、Cr、Mn、Ni、Mo及W中的任意一种或多种，每种M的原子百分比在0‑35%之间，且x+y=100。本发明合金的制备方法是采用非自耗真空电弧炉熔炼制备合金；采用真空吸铸，将合金吸铸到水冷铜模中，获得高熵合金棒。本发明的高熵合金具有高的储氢容量（3 mass%以上）及优异的吸放氢动力学性能；在大的吸放氢量的情况下，相比于纯元素而言，高熵合金无需完全提纯，在很大程度上能够节省成本。本发明具有高熵合金的特性，在新能源、交通运输领域具有广阔的应用前景。

主权项

1.一种体心立方结构为主的储氢高熵合金及其制备方法，其特征在于，所述合金的熔炼包括以下步骤：步骤1：设计成分的原子百分比为Ti₂₀Zr₂₀Hf₂₀Nb₂₀Mo₂₀，将确定后原料的原子百分比换算成质量百分比；步骤2：将Ti, Zr, Hf , Nb和Mo分别使用砂轮去除其表面的氧化皮，将去除氧化皮的原料，剪成不超过10 mm的小块后用天平称量配比；步骤3：将Ti和Mo一组，Zr, Hf和Nb一组分别加入真空非自耗真空电弧炉中，并斜靠在水冷铜坩埚壁上，与水平面呈30°的夹角，打开电弧，先用180 A的电流将上层原料烧10 s，之后在20 s内将电流加到400 A，在此电流下保持10 s，反复熔炼4次得到两个预合金锭；再将两个预合金锭一起熔化形成完整的母合金锭；步骤4：采用铜模吸铸，将步骤3得到的母合金进行铸棒，吸铸过程中先在180 A的电流下烧10 s，使合金锭彻底通红后，一次性将电流加大到400 A，将合金吸进入水冷铜模中，获得高熵合金棒，所制备的合金相结构为单相BCC固溶体，其储氢容量达到3 mass%以上。