《Ti-V基儲氫合金相關係和相穩定性研究》是依託北京科技大學，由郭翠萍擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：Ti-V基儲氫合金相關係和相穩定性研究
- 依託單位：北京科技大學
- 項目負責人：郭翠萍
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
本申請以Ti-V-X(X= Cr、Mn、Fe、Zr、Co、RE等)及H組成的合金體系為主要研究對象，對儲氫性能起重要作用的BCC基體相、C14型Laves相及其它合金相的成分、晶體結構、相關係和各合金相在基體相中的分布狀態等進行實驗研究和分析；利用基於密度泛函理論的第一性原理研究合金體系中相關多元合金相以及氫化物的晶格參數、形成焓、自由能等，進而預測氫化物的相穩定性；對相關合金體系進行熱力學最佳化，建立多元Ti-V基儲氫合金熱力學資料庫，其可以用來獲得高元體系的相圖、給定成分的合金在平衡以及非平衡冷卻時的相成分以及各相的相分數，各種元素在亞晶格中的分布；並在此基礎上，討論和分析C14相在Ti-V基合金中的形成機制、改善儲氫性能的機理，從而為探索和設計具有較好儲氫性能的Ti-V基儲氫合金提供準確的相變數據和重要的理論依據。
結題摘要
以體心立方（bcc）結構固溶體為主相的鈦釩基固溶體儲氫合金是一種新型高容量儲氫合金。Ti-V固溶體本身的儲氫量很大，但不具備可逆的電化學吸放氫能力。Ti-V基合金中Laves相的存在具有改善合金吸放氫性能的催化作用，從而使該類合金在常溫常壓下獲得良好的吸放氫動力學性能。目前主要採用合金化方法，在bcc為基的Ti-V基固溶體儲氫合金中加入Laves相形成元素，例如 Zr、Co、Ni、Mn、Fe、Cr、Pd等元素形成bcc＋Laves兩相儲氫合金，從而改善合金的儲氫性能。 本項目以Ti-V基儲氫合金為研究對象，採用SEM-EDS、XRD和DTA等物相表征方法測定了V-Zr、Ti-V-Zr、Ti-V-Co、Ti-V-Ni、Ti-V-Mn、Ti-V-Pd、Nb-V-Zr等二元以及三元鑄態合金的凝固組織、各相的晶體結構及化學成分；分析了不同成分鑄態合金的凝固過程，結合差熱分析確定了合金體系中不變反應的溫度；構建了Ti-V-Zr、Ti-V-Co、Ti-V-Ni、Ti-V-Mn、Ti-V-Pd、Nb-V-Zr等體系的液相面投影圖。採用相同的物相表征方法測定了Ti-V-Zr、Ti-V-Ni、Ti-V-Pd、Nb-V-Zr三元合金在不同溫度的相平衡關係，構建了Ti-V-Zr體系1073和1273 K的等溫截面圖、Ti-V-Ni體系1273 K的等溫截面圖、Ti-V-Pd體系1373K的等溫截面圖以及Nb-V-Zr體系在1473K的等溫截面圖。 結合文獻報導的相平衡、相結構、熱化學數據以及本項目獲得的實驗相平衡數據以及第一性原理計算獲得化合物的形成焓，統一合金體系中具有相同結構相的熱力學模型，利用CALPHAD技術對Ti-V-Zr、Ti-V-Co、Ti-V-Ni、Ti-V-Mn等三元體系進行熱力學最佳化，獲得了自洽合理的熱力學參數。同時對Ti-V以及Zr、Ni、Mn、Co、Fe、Cr、H組成的合金體系中二元和三元體系的熱力學參數進行了最佳化整合。建立了含有Zr、Ni、Mn、Co、Fe、Cr和H等合金元素在內的Ti-V基儲氫合金熱力學資料庫，為Ti-V基儲氫合金的設計研發提供堅實的理論基礎。
