CN104561661A - 一种储氚用ab5型稀土储氢合金及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了储氢合金领域内的一种储氚用AB₅型稀土储氢合金及其制备方法，该合金的组分通式为La_{1 － x}Mg_xNi_{5 － y}M_y，其中M为Mn或Al，0＜x≤0.2，0＜y≤1.2。本发明的储氢合金是采用真空磁悬浮感应熔炼炉，通过原料金属在水冷铜坩埚中的空间摆放顺序，以及采用Ni箔包裹Mg块的做法，分三步进行熔炼，最后将其封装在石英管内，在900－1100℃高温下，进行热处理4－10h之后随炉冷却获得。该合金生产方法简单，Mg挥发少，成分稳定，容易活化，平台压力低，吸放氢滞后小，同时具有良好的吸放氢动力学性能，适合用于储氚。

Description

一种储氚用AB5型稀土储氢合金及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种AB₅型金属储氢材料，提供了一种适用于储氚用途的AB₅型稀土储氢合金及其制备方法，属于储氢合金领域。

背景技术

氚是氢的放射性同位素，自身衰变核反应为：T→³ He＋β，其中，E_βmax =18.6MeV, E_β =5.7keV, T_1/2＝12.33a，属于低毒放射性同位素。自1934年被人们发现以来，人们就其物理和化学性质，以及应用技术开展了大量深入的研究工作。目前，氚已成为核科学与技术领域应用最为广泛的核素之一。 中子发生器用氚靶、 氚型TR管用氚引燃极、氚示踪、 氚光源等技术已经相当成熟， 在工业、 技术开发和科学研究领域中发挥着重要作用。此外，以氘和氚为燃料的可控核聚变难题一旦突破，将使人类得到用之不尽的能源。然而氚在生产、贮存和回收利用诸环节涉及大量金属储氢材料的使用。比如铀（U）在 Mound 实验室和Los Alamos 国家实验室被用作氚的贮存和纯化床，钒（V）在 Los Alamos 国家实验室被用作氚压缩床。除此之外，像LaNi_5－xAl_x、Ti、Pd和ZrCo也都是应用非常广泛的储氚用金属储氢材料。随着氚产量的增加，上述金属储氢材料的用量在迅速增加。

AB₅型金属储氢材料中，A是容易形成稳定氢化物的发热型金属元素，B是难以形成氢化物的吸热型元素，LaNi_5－xAl_x是目前研究较多的一种储氢材料，LaNi_5－xAl_x作为氚储存材料具有如下优点（1）用Al部分取代LaNi₅中的Ni使平衡氢压降低有利于贮氚的安全。Al的添加还增强了金属晶格对氚辐照损害的抗力。（2）Al含量在很宽的范围内变动, 直到 x = 1. 2，LaNi _5－xAl_x仍保持 LaNi₅的 CaCu₅结构不变 (P6/mmm) , 这使得可对合金进行调整 , 以满足在适当的温度下合金具有所希望的吸氢和放氢平衡压力。（3）合金系对吸放氢循环过程中材料的歧化有十分优良的抗力 ，可能的歧化产物镍或镍－铝化合物Ni₃Al、 NiAl、Ni ₂ Al ₃等体积不超过1%。（4）该合金不易自燃。（5）该合金有良好的固氦能力。但是随着稀土价格的节节上涨，使得原料成本大幅提升。以LaNi_4.25Al_0.75合金为例，大约83.4%的原料成本是来自于金属镧。因此有必要采用价格便宜的常规金属替代La进行合金化及改变合金计量比的方法寻找性能基本不变或者更优，价格更为低廉的储氚用合金。

发明内容

本发明的目的在于提供一种储氚用AB₅型稀土储氢合金及其制备方法。该合金具有容易活化、储氢容量高、平台压力低、吸放氢滞后因子小，同时具有良好的吸放氢动力学性能，比较适合于储氚用途。

为此，本发明提供的一种储氚用AB₅型稀土储氢合金，该合金的组分通式为La_1－xMg_xNi_5－yM_y，其中M为Mn和/或Al，0＜x≤0.2，0＜y≤1.2。

本发明还提供了上述一种储氚用AB₅型稀土储氢合金的制备方法，包括如下步骤：

１）按La_1－xMg_xNi_5－yM_y的计量比称重配料，其中M为Mn和/或Al，0＜x≤0.2，0＜y≤1.2；配料过程考虑原料的烧损，对各种原料设定补偿量；所采用的La、Mg、Ni、Mn、Al金属的纯度＞99%，其中Ni原料分别由箔材和块材构成，其他原料金属为块材；

２）将配好的La、Ni块、Al或Mn放入真空磁悬浮感应熔炼炉内的水冷铜坩埚中，如原料中有Mn时，则Mn放置于水冷铜坩埚最底部，然后放La，最上面放Ni；如原料中有Al时，则先放La，再放Al，最上面放Ni；另外，用Ni箔将Mg块包裹后，放入真空磁悬浮感应熔炼炉内的盛料瓶中；

３）对真空磁悬浮感应熔炼炉的炉腔进行抽真空，使熔炼炉的炉腔真空度达到10^－1Pa－10^－3Pa，通入氢气与氩气的混合气，其中氢气的体积百分含量为5%－10%，剩余气体为氩气，使炉腔内气压达到0.05－0.3MPa，反复抽真空并充气5－7次，调节真空磁悬浮感应熔炼炉的加热功率范围为15－50 kW，开启电源预热水冷铜坩埚10－20秒，逐步提高加热的温度，升温速度为50－100℃/min，加温到镍的熔点1455℃以上，使水冷铜坩埚内的金属处于熔融状态，最后将温度控制在1350－1500℃；

４）停止通过真空磁悬浮感应熔炼炉对合金进行加热，测量水冷铜坩埚内合金熔融液体的温度，待温度达到1300－1350℃后，将盛料瓶中包有Ni箔的Mg块投入熔融金属液中，待其被熔融金属液淹没后，重新通电，调整功率范围为15－50 kW，将水冷铜坩埚内合金的温度控制在1100－1300℃，熔炼1－10min后，停止通电加热，随炉冷却，取出铸锭；

５）将铸锭击碎成细块状，粒径8-15mm，重新放入水冷铜坩埚内，对真空磁悬浮感应熔炼炉的炉腔进行抽真空，使熔炼炉的炉腔真空度达到10^－1Pa－10^－3Pa，再次通入氢气与氩气的混合气，其中氢气的体积百分含量为5%－10%，剩余气体为氩气，使炉腔内气压达到0.05－0.3MPa，反复抽真空并充气5－7次，逐步升温加热，将温度控制在1100－1300℃，熔炼1－10min后，停止通电加热，旋转线圈将熔体浇入水冷铜坩埚内急冷，得到铸态合金；

６）将铸态合金放入石英管中，对石英管抽真空至10^－1Pa－10^－3Pa，然后向石英管中充入氢气与氩气的混合气至0.1－0.3MPa，其中氢气的体积百分含量为5%－10%，剩余为氩气；反复抽真空和充气5－7次，再用乙炔焰对石英管进行封装，封装后放入高温加热炉中进行热处理，热处理的温度为900－1100℃，热处理时间为4－10 h，热处理结束后随炉冷却，即可获得封装在石英管内的储氚用AB₅型稀土储氢合金。

上述步骤１）中，Mg按10－15%， Mn按2－5%，La按0－2%，Al按0－2%进行补偿。

为能准确测定温度，合金熔炼过程的温度测量采用红外辐射测温仪。

对炉腔抽真空时，先采用机械泵抽真空，再采用分子泵抽真空。机械泵可以抽低真空，分子泵可以抽高真空，两者协作，可保证抽真空的速度快。

本发明中，La是主要吸氢元素，Ni元素主要起催化作用，可降低氢（氚）分子和氢（氚）原子之间相互转换的能垒，有利于改善吸放氢（氚）动力学获得较合适的平台压，Al和Mn元素具有较大原子半径，具有很好的钉扎作用，防止La元素或者Ni元素在多次吸放氢（氚）之后，不断迁移，发生岐化，恶化储氢（氚）性能，而且也起到修正吸放氢（氚）平台压作用，保证吸放氢（氚）平台压低于一个大气压，显著降低长期储氚过程放射性氚泄漏的可能性。另外，Al和Mn的加入具有很好的固氦效果，可以明显提高晶格中氦泡破裂的临界半径，这对储氚是很重要的，因为在储存过程中，氚会不断衰变产生He³，如果材料没有固氦能力，则长期储存后，释氚纯度大大下降，不利于下游用户直接使用。Mg元素的加入主要是为了改善合金的晶格结构均匀性，可进一步改善平台斜率，获得更平的吸放氢平台。热处理的作用主要是改善合金的成分均匀性，降低内应力，获得具有柱状晶微观结构的金属储氢材料，可以改善吸放氢平台宽度，对材料的充分利用有很大好处。

本发明具有如下优点：

1.配料过程详细考虑了各种金属存在的烧损率，按熔点高低顺序在水冷铜坩埚中置放原料金属，并且针对Mg金属采用Ni箔包裹，明显降低Mg的挥发，以及通氢氩混合气作为保护气的方法，一方面降低金属的烧损量，另一方面也补偿了不可避免的烧损部分，使得制备出来合金的元素成分接近设计的元素成分，合金的元素成分稳定性大大提高。

2.合金中稀土金属La的用量显著降低，使得合金的原料成本明显降低。

3.合金的热处理温度比以往明显降低，热处理时间大大缩短，使得制造成本大大降低。

4.合金容易活化，滞后小，吸放氢平台斜率较低，吸放氢速度较快，综合储氢（氚）性能优良。

附图说明

图1. 本发明La_0.9Mg_0.1Ni_4.25Al_0.75储氢合金的吸放氢PCT曲线（上方的曲线为吸氢曲线，下方曲线为放氢曲线，下同）。

图2. 本发明La_0.9Mg_0.1Ni_4.25Al_0.75储氢合金的吸氢动力学曲线。

图3. 本发明La_0.8Mg_0.2Ni_4.25Al_0.75储氢合金的吸放氢PCT曲线。

图4. 本发明La_0.8Mg_0.2Ni_4.25Al_0.75储氢合金的吸氢动力学曲线。

图5. 本发明La_0.9Mg_0.1Ni_4.25Mn_0.75储氢合金的吸放氢PCT曲线。

图6. 本发明La_0.9Mg_0.1Ni_4.25Mn_0.75储氢合金的吸氢动力学曲线。

具体实施方式

实施例1

进行 La_0.9Mg_0.1Ni_4.25Al_0.75储氢合金的熔炼，选取纯度为 99.9％的原料金属，配料时La和Al的烧损按2%进行补偿，Mg的烧损按15%进行补偿，其他材料由于烧损小，可不进行补偿，Ni原料分别由箔材和块材构成，其他金属原料均为块材。箔材用量为可以将Mg块完全包裹住就行，剩余的Ni金属采用块材。将配好的La、Ni（块材）、Al放入真空磁悬浮感应熔炼炉内的水冷铜坩埚中，其中La放置于水冷铜坩埚最底部，然后放Al，最上面放的是Ni（块材）。另外，用Ni箔将Mg块包裹后，放入真空磁悬浮感应熔炼炉内的盛料瓶中。先采用机械泵抽真空，再采用分子泵抽真空，使真空磁悬浮感应熔炼炉的炉腔真空度达到10^－1Pa，再向真空磁悬浮感应熔炼炉的炉腔通入氢气与氩气的混合气，其中氢气的体积百分含量为5%，剩余为氩气，炉内气压达到0.3MPa，反复抽真空充气5次，调节加热炉的加热功率范围为20 kW，开启电源预热水冷铜坩埚15秒，逐步提高合金的温度，升温速度为50℃/min，加温到镍的熔点1455℃以上，使水冷铜坩埚内的金属处于熔融状态，最后将温度控制在1400℃，维持2min。熔炼过程的温度测量采用红外辐射测温仪。然后停止通过真空磁悬浮感应熔炼炉对合金进行加热，测量合金熔融液体的温度，待温度达到1350℃，将盛料瓶中包有Ni箔的Mg块投入熔融金属液中，待其被熔融金属液淹没后，重新通电，调整功率范围为40kW，将合金的温度控制在1300℃，熔炼2min后，停止通电加热，随炉冷却。取出铸锭，将铸锭击碎成块状，粒径8-15mm，重新放入水冷铜坩埚内，按本实施例中上述的抽真空充气的方式，反复抽真空充气5次后，逐步升温加热，将温度控制在1300℃，熔炼2min后，停止通电加热，旋转线圈将熔体浇入铜质水冷水冷铜坩埚内急冷，得到铸态合金。将铸态合金放入石英管中，然后对石英管抽真空至10^－1Pa，然后向石英管中通入氢气与氩气的混合气至0.3MPa，其中氢气的体积百分含量为5%，剩余为氩气。反复抽真空和充气5次，然后采用乙炔焰对石英管进行封装，封装后放入高温加热炉中进行热处理，热处理的温度为900℃，热处理时间为4h，热处理结束后随炉冷却，封装在石英管内的即为La_0.9Mg_0.1Ni_4.25Al_0.75储氢合金。

通过ICP－OES（inductively coupled plasma optical emission spectrometry）技术对制备获得合金进行成分检测，对比目标值和实测值，表明所制备获得的La_0.9Mg_0.1Ni_4.25Al_0.75储氢合金，其成分偏差很小，可以满足使用要求。

通过储氢性能综合测试仪对制备获得的合金进行吸放氢PCT曲线（图1）和吸氢动力学测试（图2），从测试结果可以看出该合金的储氢容量与LaNi_4.25Al_0.75合金的储氢容量基本一致，但是其容易活化、平台斜率较小、平台压力低、吸放氢滞后因子小，且同时具有良好的吸放氢动力学性能，比较适合于储氚用途。

 实施例2

进行 La_0.8Mg_0.2Ni_4.25Al_0.75储氢合金的熔炼，选取纯度为 99.5％的原料金属，配料时La和Al的烧损按2%进行补偿，Mg的烧损按14%进行补偿，Ni原料分别由箔材和块材构成，其他金属原料均为块材。箔材用量为可以将Mg块完全包裹住就行，剩余的Ni金属均采用块材。将配好的La，Ni（块材），Al放入水冷铜坩埚中，其中La放置于水冷铜坩埚最底部，然后放Al，最上面放的是Ni（块材）。另外，用Ni箔将Mg块包裹后，放入真空磁悬浮感应熔炼炉内盛料瓶中。采用机械泵和分子泵对真空磁悬浮感应熔炼炉的炉腔进行抽真空，使熔炼炉的炉腔真空度达到10^－2Pa，通入氢气与氩气的混合气，其中氢气的体积百分含量为6%，剩余为氩气，炉内气压达到0.2MPa，反复抽真空充气6次，调节加热炉的加热功率范围为25 kW，开启电源预热水冷铜坩埚20秒，逐步提高合金的温度，升温速度为60℃/min，加温到镍的熔点1455℃以上，使水冷铜坩埚内的金属处于熔融状态，最后将温度控制在1350℃，维持2min。熔炼过程的温度测量采用红外辐射测温仪。然后停止通过真空磁悬浮感应熔炼炉对合金进行加热，测量合金熔融液体的温度，待温度达到1300℃，迅速将盛料瓶中包有Ni箔的Mg块投入熔融金属液中，待其被熔融金属液淹没后，重新通电，调整功率范围为35kW，将合金的温度控制在1300℃，熔炼3min后，停止通电加热，随炉冷却。取出铸锭，将铸锭击碎成块状，重新放入水冷铜坩埚内，按本实施例中上述的抽真空充气的方式，反复抽真空充气6次后，逐步升温加热，将温度控制在1300℃，熔炼3min后，停止通电加热，旋转线圈将熔体浇入铜质水冷水冷铜坩埚内急冷，得到铸态合金。将铸态合金放入石英管中，然后对石英管抽真空至10^－2Pa，然后向石英管中通入氢气与氩气的混合气至0.2MPa，其中氢气的体积百分含量为6%，剩余为氩气。反复抽真空和充气6次，然后采用乙炔焰对石英管进行封装，封装后放入高温加热炉中进行热处理，热处理的温度为900℃，热处理时间为4h，热处理结束后随炉冷却，即得到封装在石英管内的La_0.8Mg_0.2Ni_4.25Al_0.75储氢合金。

通过ICP－OES技术对制备获得合金进行成分检测，对比目标值和实测值，表明所制备获得的La_0.8Mg_0.2Ni_4.25Al_0.75储氢合金，其成分偏差很小，可以满足使用要求。

通过储氢性能综合测试仪对制备获得的合金进行吸放氢PCT曲线（图3）和吸氢动力学测试（图4），从测试结果可以看出该合金的储氢容量与LaNi_4.25Al_0.75合金的储氢容量基本一致，但是其容易活化、平台斜率较小、平台压力低、吸放氢滞后因子小，且同时具有良好的吸放氢动力学性能，比较适合于储氚用途。

实施例3

进行 La_0.9Mg_0.1Ni_4.25Mn_0.75储氢合金的熔炼，选取纯度为 99.95％的原料金属，配料时La的烧损按2%进行补偿，Mn的烧损按5%补偿，Mg的烧损按12%进行补偿，Ni原料分别由箔材和块材构成，其余金属原料采用块材。Ni箔用量为可以将Mg块完全包裹住就行，剩余的Ni金属均采用块材。将配好的La，Ni（块材），Mn放入水冷铜坩埚中，其中Mn放置于水冷铜坩埚最底部，然后放La，最上面放的是Ni（块材）。另外，用Ni箔将Mg块包裹后，放入真空磁悬浮感应熔炼炉内盛料瓶中。采用机械泵和分子泵对真空磁悬浮感应熔炼炉的炉腔进行抽真空，使熔炼炉的炉腔真空度达到10^－3Pa，通入氢气与氩气的混合气，其中氢气的体积百分含量为5%，剩余为氩气，炉内气压达到0.3MPa，反复抽真空充气5次，调节加热炉的加热功率范围为20 kW，开启电源预热水冷铜坩埚10秒，逐步提高合金的温度，升温速度为50℃/min，加温到镍的熔点1455℃以上，使水冷铜坩埚内的金属处于熔融状态，最后将温度控制在1350℃，维持2min。熔炼过程的温度测量采用红外辐射测温仪。然后，停止通过真空磁悬浮感应熔炼炉对合金进行加热，测量合金熔融液体的温度，待温度达到1300℃，迅速将盛料瓶中包有Ni箔的Mg块投入熔融金属液中，待其被熔融金属液淹没后，重新通电，调整功率范围为30kW，将合金的温度控制在1300℃，熔炼2min后，停止通电加热，随炉冷却。取出铸锭，将铸锭击碎成块状，重新放入水冷铜坩埚内，按本实施例中上述的抽真空充气的方式，反复抽真空充气5次后，逐步升温加热，将温度控制在1300℃，熔炼2min后，停止通电加热，旋转线圈将熔体浇入铜质水冷水冷铜坩埚内急冷，得到铸态合金。将铸态合金放入石英管中，然后对石英管抽真空至10^－3Pa，然后向石英管中充入通入氢气与氩气的混合气至0.3MPa左右，其中氢气的体积百分含量为5%，剩余为氩气。反复抽真空和充气5次，然后采用乙炔焰对石英管进行封装，封装后放入高温加热炉中进行热处理，热处理的温度为1000℃，热处理时间为4h，热处理结束后随炉冷却，即得到封装在石英管内的La_0.9Mg_0.1Ni_4.25Mn_0.75储氢合金。

通过ICP－OES技术对制备获得的合金进行成分检测，对比目标值和实测值，所制备获得的La_0.9Mg_0.1Ni_4.25Mn_0.75储氢合金，其成分偏差很小，可以满足使用要求。

通过储氢性能综合测试仪对制备获得的合金进行吸放氢PCT曲线（图5）和吸氢动力学测试（图6），从测试结果可以看出该合金的储氢容量与LaNi_4.25Al_0.75合金的储氢容量基本一致，但是其容易活化、平台斜率较小、平台压力低、吸放氢滞后因子小，且同时具有良好的吸放氢动力学性能，比较适合于储氚用途。

实施例4

一种储氚用AB₅型稀土储氢合金，该合金的组分通式为La_0.99Mg_0.01Ni_4.9Mn_0.1。

该储氚用AB₅型稀土储氢合金的制备方法，包括如下步骤：

1）首先对原料称重配料，配料过程考虑原料的烧损，对各种原料设定补偿量；Mg按10%、Mn按3%、La按1%进行补偿；所采用的La、Mg、Ni、Mn金属的纯度＞99%，其中Ni原料分别由箔材和块材构成，其他原料金属为块材；

２）将配好的La、Ni块及Mn放入真空磁悬浮感应熔炼炉内的水冷铜坩埚中， Mn放置于水冷铜坩埚最底部，然后放La，最上面放Ni；另外，用Ni箔将Mg块包裹后，放入真空磁悬浮感应熔炼炉内的盛料瓶中；

３）先采用机械泵，再采用分子泵对真空磁悬浮感应熔炼炉的炉腔进行抽真空，使熔炼炉的炉腔真空度达到10^－1Pa－10^－3Pa，通入氢气与氩气的混合气，其中氢气的体积百分含量为10%，剩余气体为氩气，使炉腔内气压达到0.05－0.3MPa，反复抽真空并充气7次，调节真空磁悬浮感应熔炼炉的加热功率为50 kW，开启电源预热水冷铜坩埚10－20秒，逐步提高加热的温度，升温速度为100℃/min，加温到镍的熔点1455℃以上，使水冷铜坩埚内的金属处于熔融状态，最后将温度控制在1500℃，水冷铜坩埚内的金属保持熔融状态；

４）停止通过真空磁悬浮感应熔炼炉对合金进行加热，测量水冷铜坩埚内合金熔融液体的温度，待温度达到1350℃后，将盛料瓶中包有Ni箔的Mg块投入熔融金属液中，待其被熔融金属液淹没后，重新通电，调整功率为50 kW，将水冷铜坩埚内合金的温度控制在1300℃，熔炼1min后，停止通电加热，随炉冷却，取出铸锭；

５）将铸锭击碎成细块状，粒径8-15mm，重新放入水冷铜坩埚内，对真空磁悬浮感应熔炼炉的炉腔进行抽真空，使熔炼炉的炉腔真空度达到10^－1Pa－10^－3Pa，再次通入氢气与氩气的混合气，其中氢气的体积百分含量为10%，剩余气体为氩气，使炉腔内气压达到0.05－0.3MPa，反复抽真空并充气7次，逐步升温加热，将温度控制在1300℃，熔炼1min后，停止通电加热，旋转线圈将熔体浇入水冷铜坩埚内急冷，得到铸态合金；

６）将铸态合金放入石英管中，对石英管抽真空至10^－1Pa－10^－3Pa，然后向石英管中充入氢气与氩气的混合气至0.1－0.3MPa，其中氢气的体积百分含量为10%，剩余为氩气；反复抽真空和充气7次，再用乙炔焰对石英管进行封装，封装后放入高温加热炉中进行热处理，热处理的温度为1100℃，热处理时间为4 h，热处理结束后随炉冷却，即可获得封装在石英管内的储氚用AB₅型稀土储氢合金。

上述合金熔炼过程中的温度测量采用红外辐射测温仪进行测量。

实施例5

一种储氚用AB₅型稀土储氢合金，其特征在于该合金的组分通式为La_0.8Mg_0.2Ni_3.8Al_1.2。该储氚用AB₅型稀土储氢合金的制备时，按如下步骤进行：

１）对原料进行称重配料，配料过程考虑原料的烧损，对各种原料设定补偿量；Mg按15%， Mn按4%，La和Al不进行补偿。所采用的La、Mg、Ni、Al金属的纯度＞99%，其中Ni原料分别由箔材和块材构成，其他原料金属为块材；

２）将配好的La、Ni块、Al放入真空磁悬浮感应熔炼炉内的水冷铜坩埚中，则先放La，再放Al，最上面放Ni；另外，用Ni箔将Mg块包裹后，放入真空磁悬浮感应熔炼炉内的盛料瓶中；

３）对真空磁悬浮感应熔炼炉的炉腔进行抽真空，使熔炼炉的炉腔真空度达到10^－1Pa－10^－3Pa，通入氢气与氩气的混合气，其中氢气的体积百分含量为5%，剩余气体为氩气，使炉腔内气压达到0.05－0.3MPa，反复抽真空并充气5次，调节真空磁悬浮感应熔炼炉的加热功率为15 kW，开启电源预热水冷铜坩埚20秒，逐步提高加热的温度，升温速度为50℃/min，加温到镍的熔点1455℃以上，使水冷铜坩埚内的金属处于熔融状态，最后将温度控制在1350℃，水冷铜坩埚内的金属维持熔融状态；

４）停止通过真空磁悬浮感应熔炼炉对合金进行加热，测量水冷铜坩埚内合金熔融液体的温度，待温度达到1300℃后，将盛料瓶中包有Ni箔的Mg块投入熔融金属液中，待其被熔融金属液淹没后，重新通电，调整功率范围为15kW，将水冷铜坩埚内合金的温度控制在1200℃，熔炼10min后，停止通电加热，随炉冷却，取出铸锭；

５）将铸锭击碎成细块状，粒径8-15mm，重新放入水冷铜坩埚内，对真空磁悬浮感应熔炼炉的炉腔进行抽真空，使熔炼炉的炉腔真空度达到10^－1Pa－10^－3Pa，再次通入氢气与氩气的混合气，其中氢气的体积百分含量为5%，剩余气体为氩气，使炉腔内气压达到0.05－0.3MPa，反复抽真空并充气5次，逐步升温加热，将温度控制在1200℃，熔炼10min后，停止通电加热，旋转线圈将熔体浇入水冷铜坩埚内急冷，得到铸态合金；

６）将铸态合金放入石英管中，对石英管抽真空至10^－1Pa－10^－3Pa，然后向石英管中充入氢气与氩气的混合气至0.1－0.3MPa，其中氢气的体积百分含量为5%，剩余为氩气；反复抽真空和充气5次，再用乙炔焰对石英管进行封装，封装后放入高温加热炉中进行热处理，热处理的温度为900℃，热处理时间为10 h，热处理结束后随炉冷却，即可获得封装在石英管内的储氚用AB₅型稀土储氢合金。使用时，可打破石英管，取出合金使用。

Claims (5)

1.一种储氚用AB₅型稀土储氢合金，其特征在于该合金的组分通式为La_1－xMg_xNi_5－yM_y，其中M为Mn或Al，0＜x≤0.2，0＜y≤1.2。

2.根据权利要求１所述的一种储氚用AB₅型稀土储氢合金的制备方法，其特征在于包括如下步骤：

１）按权利要求1中的La_1－xMg_xNi_5－yM_y的计量比称重配料，配料过程考虑原料的烧损，对各种原料设定补偿量；所采用的La、Mg、Ni、Mn、Al金属的纯度＞99%，其中Ni原料分别由箔材和块材构成，其他原料金属为块材；

２）将配好的La、Ni块、Al或Mn放入真空磁悬浮感应熔炼炉内的水冷铜坩埚中，如原料中有Mn时，则Mn放置于水冷铜坩埚最底部，然后放La，最上面放Ni；如原料中有Al时，则先放La，再放Al，最上面放Ni；另外，用Ni箔将Mg块包裹后，放入真空磁悬浮感应熔炼炉内的盛料瓶中；

３）对真空磁悬浮感应熔炼炉的炉腔进行抽真空，使熔炼炉的炉腔真空度达到10^－1Pa－10^－3Pa，通入氢气与氩气的混合气，其中氢气的体积百分含量为5%－10%，剩余气体为氩气，使炉腔内气压达到0.05－0.3MPa，反复抽真空并充气5－7次，调节真空磁悬浮感应熔炼炉的加热功率范围为15－50 kW，开启电源预热水冷铜坩埚10－20秒，逐步提高加热的温度，升温速度为50－100℃/min，加温到镍的熔点1455℃以上，使水冷铜坩埚内的金属处于熔融状态，最后将温度控制在1350－1500℃；

４）停止通过真空磁悬浮感应熔炼炉对合金进行加热，测量水冷铜坩埚内合金熔融液体的温度，待温度达到1300－1350℃后，将盛料瓶中包有Ni箔的Mg块投入熔融金属液中，待其被熔融金属液淹没后，重新通电，调整功率范围为15－50 kW，将水冷铜坩埚内合金的温度控制在1100－1300℃，熔炼1－10min后，停止通电加热，随炉冷却，取出铸锭；

５）将铸锭击碎成细块状，粒径8-15mm，重新放入水冷铜坩埚内，对真空磁悬浮感应熔炼炉的炉腔进行抽真空，使熔炼炉的炉腔真空度达到10^－1Pa－10^－3Pa，再次通入氢气与氩气的混合气，其中氢气的体积百分含量为5%－10%，剩余气体为氩气，使炉腔内气压达到0.05－0.3MPa，反复抽真空并充气5－7次，逐步升温加热，将温度控制在1100－1300℃，熔炼1－10min后，停止通电加热，旋转线圈将熔体浇入水冷铜坩埚内急冷，得到铸态合金；

６）将铸态合金放入石英管中，对石英管抽真空至10^－1Pa－10^－3Pa，然后向石英管中充入氢气与氩气的混合气至0.1－0.3MPa，其中氢气的体积百分含量为5%－10%，剩余为氩气；反复抽真空和充气5－7次，再用乙炔焰对石英管进行封装，封装后放入高温加热炉中进行热处理，热处理的温度为900－1100℃，热处理时间为4－10 h，热处理结束后随炉冷却，即可获得封装在石英管内的储氚用AB₅型稀土储氢合金。

3.根据权利要求2所述的一种储氚用AB₅型稀土储氢合金的制备方法，其特征在于步骤１）中， Mg按10－15%、Mn按2－5%，La按0－2%，Al按0－2%进行补偿。

4.根据权利要求2所述的一种储氚用AB₅型稀土储氢合金的制备方法，其特征在于合金熔炼过程中的温度测量采用红外辐射测温仪进行测量。

5.根据权利要求2所述的一种储氚用AB₅型稀土储氢合金的制备方法，其特征在于对炉腔抽真空时，先采用机械泵抽真空，再采用分子泵抽真空。