用于储氢的TiZrNi合金的传热机理研究

钛锆镍(TiZrNi)合金具有吸收大量氢气进入晶格的能力,其中吸收和储存氢气的过程与热导率密切相关,较高的热导率能够加速吸收氢气的过程。研究了无定形态的TiZrNi合金薄膜在室温周围几个温度点的传热机理。通过频域热反射法(Frequency domain thermoreflectance)进行热导率测量,测得的室温热导率(k_(t))低于5 W/(m·K)以下,与一些高熵合金处于同一数量级,但在室温下大约比储氢领域主要研究的有机金属框架材料(metal-organic frameworks)高6倍。并且随着温度从室温上升到400 K,TiZrNi合金热导率缓慢上升。通过四探针法测量电导率(σ),再根据测量塞贝克系数(S)确定实际洛伦兹常数(L),由威德曼-弗朗兹(Wiedemann-Franz law)定律估算电子热导率(k_(e))的值,对比k_(e)与k_(t),结果表明TiZrNi总热导率主要由电子贡献,比例达到80%以上。

TiZrNi准晶电化学储氢性能研究

准晶是一种结构特殊的固态有序相。其特殊的原子排列方式可能会使其具有较高的储氢性能。研究目的是获得Ti系准晶,并对其电化学储氢性能进行研究。采用铸造法炼制合金,准晶难以形成。因此采用首先通过机械合金化获得非平衡态合金,然后对非平衡态合金进行不同温度热处理来获得准晶的技术路线。采用机械合金化制备了Ti42.5Zr42.5Ni15非晶。在机械合金化过程中要注意气体保护,否则难以形成非晶。将非晶合金在530℃处理2 h后,在基体中出现了准晶,此时的基体为准晶和晶态混合物,准晶占大部分。经750℃处理2 h后,合金基体中只有晶态存在。对不同状态合金进行了电化学储氢特性测量。对于非晶、准晶、晶态三状态合金,其电化学储氢均存在一个活化过程。非晶态的容量最高,其次为准晶态,晶态最低。