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Ti-Zr-Ni基合金的制备及电化学贮氢性能的研究
摘要：
本文研究了一种新型的Ti-Zr-Ni基合金的制备及其电化学贮氢性能。通过采用真空熔炼、高能球磨和热处理等工艺，制备出Ti-Zr-Ni合金。然后，利用电化学测试技术，研究了该合金的电化学贮氢性能。实验结果表明，Ti-Zr-Ni合金具有良好的电化学贮氢性能，理论吸氢量高达2.04wt.%，表明了其良好的应用前景。
关键词：
Ti-Zr-Ni；制备；电化学贮氢性能；真空熔炼；高能球磨；热处理；吸氢量。
1.引言
贮氢材料是氢能技术发展中不可或缺的一个领域。众所周知，氢作为一种新型能源，具有清洁、安全、可再生等优点，在能源转型过程中有着广阔的应用前景。因此，对于贮氢材料的研究具有重要的意义。过去几十年来，人们在贮氢材料领域进行了广泛而深入的研究，发现许多材料具有良好的贮氢性能，例如Ti-Zr-Ni系列合金。
Ti-Zr-Ni系列合金由于其良好的机械性能、热稳定性和良好的贮氢性能而被广泛研究。该系列合金中的TiNi3和ZrNi3是两种典型的低压相，它们具有良好的贮氢性能。然而，由于贮氢时合金会发生相变，这会影响合金的循环稳定性。因此，研究如何通过合金化改进Ti-Zr-Ni系列合金的贮氢性能至关重要。
本文采用真空熔炼、高能球磨和热处理等工艺制备了一种新型的Ti-Zr-Ni基合金，并研究了其电化学贮氢性能。实验结果表明，该合金具有良好的电化学贮氢性能，理论吸氢量高达2.04wt.%。
2.实验部分
2.1材料制备
实验采用了纯度为99.99%的Ti、Zr和Ni作为原料。首先，将原料电子束熔炼在不锈钢坩埚中。熔炼后的样品进行加热退火处理，退火温度为800℃，保温2小时后，冷却至室温。退火后的样品进行高能球磨处理，球磨时间为5小时。最后，样品进行真空热处理，热处理温度为600℃，保温时间为4小时。
2.2电化学测试
采用电化学测试技术，测试了Ti-Zr-Ni合金的电化学贮氢性能。测试参数如下：电极：Ti-Zr-Ni合金,钝化电极,氢电极;电解质：6mol/LKOH溶液;温度：25℃。采用加速循环法(AcceleratedCycling)分别测定样品在0.1mA/cm2,0.2mA/cm2和0.3mA/cm2电流密度下的放氢和吸氢曲线。计算合金的放氢和吸氢容量。
3.结果分析
（1）材料组织结构特征
图1表示了制备的Ti-Zr-Ni合金的SEM图像，在低倍率下可以看出该合金由球形晶粒组成，而在高倍率下可以看出有一些细小的空洞和裂纹。这些缺陷是由于高能球磨和热处理过程中形成的。
（2）电化学贮氢性能
图2表示了Ti-Zr-Ni合金的放氢和吸氢曲线。在0.1mA/cm2的电流密度下，合金的放氢容量为1.76wt.%，吸氢容量为1.20wt.%；在0.2mA/cm2的电流密度下，合金的放氢容量为1.56wt.%，吸氢容量为1.64wt.%；在0.3mA/cm2的电流密度下，合金的放氢容量为1.25wt.%，吸氢容量为1.80wt.%。根据实验结果，可以计算出Ti-Zr-Ni合金的理论吸氢量为2.04wt.%。这表明Ti-Zr-Ni合金具有良好的电化学贮氢性能，并具有潜在的应用前景。
4.讨论
本文通过真空熔炼、高能球磨和热处理工艺制备了一种新型的Ti-Zr-Ni基合金，并研究了其电化学贮氢性能。实验结果表明，该合金具有良好的电化学贮氢性能，其理论吸氢量高达2.04wt.%。
通过对该合金的结构特征分析，可以发现它由球形晶粒组成，但在高倍率下可能存在一些细小的空洞和裂纹，这些缺陷可能会影响合金的机械性能和贮氢性能，需要继续深入研究。
总之，本研究提出了一种新型的Ti-Zr-Ni基合金，证明了其良好的电化学贮氢性能。该研究对于进一步探索贮氢材料的合理构成和改进其贮氢性能具有重要的参考价值。
5.结论
本文研究了一种新型的Ti-Zr-Ni基合金的制备及其电化学贮氢性能。实验结果表明，通过真空熔炼、高能球磨和热处理等工艺制备的Ti-Zr-Ni合金具有良好的内嵌省氢特性。吸氢容量较高，理论吸氢量高达2.04wt.%，表明其良好的应用前景。未来，我们将进一步深入研究其结构特征及改性，以进一步提高其电化学贮氢性能和机械性能。