本发明专利技术涉及一种高活性、高抗氢诱发歧化的储氢同位素Sc-Cr-Mn合金，其特征在于：通式为Scx(CryMn1-y)2，其中，0.85≤x≤1.15，0.35≤y≤0.65。该合金在室温、0.5KPa可以直接吸氢，无需高温或高压预处理活化；在室温、0.1MPa压强下储氢量为2.5wt％；室温吸氢平衡压力低于0.01Pa，氢完全释放温度低于400℃；升温到200℃以上，合金吸氢与放氢动力学曲线吻合，不存在吸放氢滞后和氢诱发歧化现象；形成的氢化物具有高结晶度，抗粉化性能较好，抗中毒能力较强，空气中不白燃，适合氢、氘、氚同位素的储运。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种储氢同位素合金材料，具体涉及一种高活性、高抗氢诱发歧化的储氢同位素Sc-Cr-Mn合金。
技术介绍
人类利用核能的途径有两条重核裂变和轻核聚变。氚既是重核裂变反应堆中的副产物，又是轻核聚变所必须的反应物。解决核裂变反应堆中氚的回收、储运和供给轻核聚变所需，具有十分重要的意义。·二十世纪五六十年代，金属U成为核反应堆普遍使用的储氚材料，随着U安全性问题的出现，以及ZrCo合金表现出的高储氚性能，从九十年代开始，国际热核聚变实验堆(ITER)将ZrCo合金作为U的替代材料，用于氚的储存与分离、提纯等方面。ZrCo合金最大的储氢量为I. 9wt%，为了完全释放掉合金中的氢原子必须升高温度，但是当温度升高到300°C以上，其放氢与吸氢动力学曲线不完全吻合，出现明显的滞后，且当温度继续升高后，吸氢生成的合金氢化物释放氢量随着时间延长而大幅下降，合金的氢不能完全放出，即所谓的高温氢诱发歧化现象，这种现象限制了该合金在氚分离、提纯方面的大规模应用。之前公布的Zr-Co-M(M = Ti或Hf)合金(专利申请号200810239961. 2)最大储氢量不低于I. 7wt%，放氢必须升高温度达到400°C以上，该合金虽然在O. IOMPa初始压力、673K使用条件下的抗氢诱发歧化比ZrCo合金提高4倍以上，但最终仍然在高温发生氢诱发的歧化行为。因此有必要研制开发出--种高活性、高抗毒性、高抗氢诱发歧化性能的储氢同位素合金。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种高活性、高抗氢诱发歧化的储氢同位素Sc-Cr-Mn合金，该合金性能优于ZrCo合金和Zr-Co-M(M = Ti、Hf)合金,具有更好的活化性能、更大的储氢量和更强的抗氢诱发歧化性能。为实现上述目的，本专利技术所提供储氢合金的化学组成通式为=Scx(CryMrvy)2，式中0.85 ^ X ^ I. 15,0. 35 ^ y ^ O. 65 ;x、y均为原子百分含量。所述合金组分形成六方Laves相结构。本专利技术的有益效果为I、本专利技术储氢合金毫米尺寸块体在室温、低于一个大气压条件下(O. 5KPa)可以直接吸氢，无需高温或高压预处理活化，具有很好的动力学性能。2、本专利技术储氢合金在室温、O. IMPa压强下储氢量为2. 5wt% (LaNi5，室温，IMPa，1.4wt% ;TiFe，室温，5MPa，I. 86wt% );室温吸氢平衡压力低于O. OlPa，氢完全释放温度低于 400°C。3、本专利技术储氢合金升温到200°C以上，合金吸氢与放氢动力学曲线吻合，不存在吸放氢滞后和氢诱发歧化现象。4、本专利技术储氢合金形成的氢化物具有高结晶度，抗粉化性能较好，抗中毒能力较强，空气中不自燃，适合氢、氘、氚同位素的储运。附图说明图I为Sc(Cra5Mna5)2合金块体在室温下和不同氢压下的加氢动力学曲线；(a)在98. 6KPa氢压下初次加氢；(b)在O. 46KPa氢压下21次连续加氢。图2为Sc(Crtl5Mna5)2合金在不同温度下的P-C-T曲线；横坐标为储氢量(H/M)，纵坐标为吸放氢平衡压力(KPa)。图3为Sc (Cr0.5Mn0.5) 2合金氢化物的TG-DSC曲线。图4为Sc (Cra5Mna5)2合金及其氢化物的XRD图谱。具体实施例方式为能进一步了解本专利技术的
技术实现思路
、特点及功效，下面结合附图详细说明如下合成Sc-Cr-Mn合金以商品金属元素Sc块体和Cr、Mn片体作为起始材料，元素纯度均不低于99. 9%,按照名义成分Sc (Cra5Mna5)2 (合金成分为原子百分比,at. % )进行配料后，在高纯Ar (99. 999% )气氛保护的磁控电弧炉中反复熔炼4遍(合金锭翻转重熔时要趁热在高温下进行，以免碎裂)，制成重量约为30克的合金锭。将合金锭砸开取下一块约O. 6克左右具新鲜表面的样品，放入自制的氢气反应器的样品室中，机械泵抽真空30分钟后，对氢气反应器系统中充入98. 6KPa的氢气，做初次加氢动力学测试，以考察合金的活化和动力学性能，见图1(a)。同类样品放置17天表面氧化后，在同样条件下需2-3小时孕育期才能活化，但加氢动力学性能变化不大。将同类样品放入自制的氢气反应器的样品室，机械泵抽真空30分钟后，加O.46KPa的氢气,待平衡后再加O. 46KPa左右的氢气,连续加氢21次,考察合金在室温和低氢压条件下的吸氢行为，见图1(b)。将I. 2克左右的同类样品，放入自制的氢气反应器的样品室中，机械泵抽真空30分钟后，在室温下对合金进行充氢，当合金吸氢形成的氢化物中氢含量达到饱和且平衡到IlOKPa为止，然后进行脱氢。降低系统氢压使合金氢化物放氢，在系统达到较低的平衡压(O. 6KPa)后对样品室加温到653K,使合金完全脱氢,完成一个充放氢循环。经过一次活化后，分别在571K、400K、433K、471K、508K、298K进行充放氢实验，记录数据制作P-C-T曲线，见图2。从图中可以看出温度达到478Κ后吸放氢曲线重合，且未发生氢歧化现象。取经过多次充放氢，且最后尚未脱氢的氢化物样品，做TG-DSC测试，结果见图3。放氢过程中DSC曲线出现一个很强的吸热峰，对应β相向α相转变。从TG曲线估算653Κ放氢量为2. 33wt%，此时质谱检测不到释放氢，显示完成脱氢。本专利技术的储氢合金与现有合金的性能比较见表I。可以看出，本专利技术储氢合金除吸放氢平台较斜外，其余性能均较现有合金有所提高，尤其是活化性能和储氢量更为优越。表I权利要求1 . 一种高活性、高抗氢诱发歧化的储氢同位素Sc-Cr-Mn合金，其特征在于所述合金化学组成通式为=Scx(CryMrvy)2，式中O. 85彡x彡L 15,0. 35 ^ y ^ O. 65 ;x、y均为原子百分含量。全文摘要本专利技术涉及一种高活性、高抗氢诱发歧化的储氢同位素Sc-Cr-Mn合金，其特征在于通式为Scx(CryMn1-y)2，其中，0.85≤x≤1.15，0.35≤y≤0.65。该合金在室温、0.5KPa可以直接吸氢，无需高温或高压预处理活化；在室温、0.1MPa压强下储氢量为2.5wt％；室温吸氢平衡压力低于0.01Pa，氢完全释放温度低于400℃；升温到200℃以上，合金吸氢与放氢动力学曲线吻合，不存在吸放氢滞后和氢诱发歧化现象；形成的氢化物具有高结晶度，抗粉化性能较好，抗中毒能力较强，空气中不白燃，适合氢、氘、氚同位素的储运。文档编号C01B6/24GK102952988SQ20111023491公开日2013年3月6日 申请日期2011年8月16日 优先权日2011年8月16日专利技术者李武会, 吴二冬, 李静, 马坪, 石劲松 申请人:中国科学院金属研究所本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种高活性、高抗氢诱发歧化的储氢同位素Sc?Cr?Mn合金，其特征在于：所述合金化学组成通式为：Scx(CryMn1?y)2，式中0.85≤x≤1.15，0.35≤y≤0.65；x、y均为原子百分含量。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：李武会，吴二冬，李静，马坪，石劲松，
申请(专利权)人：中国科学院金属研究所，
类型：发明
国别省市：
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