Сплав для абсорбції і десорбції водню

 

Винахід відноситься до галузі металургії, зокрема до складів сплавів на основі титану, використовуваних для абсорбції і десорбції водню, з метою застосування його в енергетичних пристроях, що використовують водень, і хімічних процесах.

Перспективним акумулятором і джерелом водню серед сплавів на основі титану є інтерметалідів TiFe, що характеризується доступністю і низькою вартістю [1, стор 259, 265].

Недоліком даного сплаву є те, що він проявляє дуже низьку активність на початковій стадії гідрування, що робить необхідним проведення складної дегазації сплаву TiFe, що передує реакції гідрування.

З рівня техніки відома дегазаційна обробка складається з прогріву сплаву при 350проС або при ще вищій температурі протягом декількох годин; при цьому, в робочій камері, де проводиться дегазація, повинен бути створений вакуум з залишковим тиском ~ 0,133 Па (10-3мм рт. ст.) або при ще меншим залишковим тиску.

Крім того, навіть якщо гідрування починається, сплав TiFe проявляє дуже повільну швидкість реакції з воднем, і це може зайняти від 3-х до 10-ти тижнів до завершення реакції гідрування [2].

Відомий сплав �ивается, що цей сплав значно вдосконалено, порівняно з TiFe більш швидким досягненням початку гідрування і більшою швидкістю реакції з воднем. Хімічний склад сплаву TiFe0,9Cu0,1, прийнятий за прототип, наступний мас. %: титан 45,8-45,9; мідь 6,0-6,1; залізо - інше. Його сорбційна ємність при десорбції водню (400З) становить - 0,938 мас. % Н2[3, стор 186], що відповідає об'єму водню - 106 дм3Н2/кг сплаву.

Сплав TiFe0,9Cu0,1(прототип) має дуже невелику сорбційну ємність, про що також зазначається у патенті [2].

Завданням винаходу є визначення часу активації сплаву і підвищення його сорбційної ємності.

Поставлений технічний результат досягається тим, що сплав, що містить титан, залізо і мідь, додатково містить алюміній, кальцій і магній при наступному співвідношенні компонентів, мас. %: титан 46,3-49,0; мідь 0,14-4,5; алюміній 0,15-4,7; кальцій 0,03-1,0; магній 0,03-0,9; залізо - інше.

Попередньо була виготовлена лігатура, в яку повністю увійшли алюміній, мідь, кальцій і магній. Пропонований сплав може бути виражений формулою TiFe1-ХАХ, де А - лігатура, має наступний склад компонентів, мас. %: мідь 40-і властивості.

КомпонентиСклад сплаву, мас. %
123
Титан46,347,649,0
Мідь0,142,24,5
Алюміній0,152,44,7
Кальцій0,030,51,0
Магній0,030,40,9
Залізоіншеіншеінше
Сорбційні властивості
Час активації, ч702/кг сплаву201211216
Десорбционная місткість, дм3Н2/кг сплаву172157145

Підвищення сорбційної ємності сплаву здійснюється за рахунок введення в сплав сильних гідридоутворюючих компонентів, таких як кальцій і магній.

Склади сплаву були приготовані сплавленням вихідних компонентів, включаючи лігатуру, в електродуговій печі з невитратними вольфрамовим електродом в атмосфері попередньо очищеного аргону при залишковому тиску 30 - 40 кПа.

Безпосередньо перед активацією і гідруванням шматки сплаву дробилися до шматочків розміром 0,5 - 3,0 мм, після чого завантажувалися в реактор.

Активація сплаву складалася при витримці його в атмосфері водню, поданого у ректор, для гідрування під тиском 3 МПа і температурі 20проС. Активаційний період визначався часом від початку обробки сплаву воднем до розігріву реактора.

Для визначення кількості поглиненого водню при 20проЗ використаний метод прямої абсорбції водню, соглия в системі відомого об'єму. Засобом вимірювання тиску був зразковий манометр типу МО моделі 1231 (клас точності - 0,4). Для визначення витрати газу при десорбції водню (50проЗ) застосовувався барабанний газовий лічильник типу ГСБ-400 (клас точності - 1,0). Це означає, що тиск вимірювався з допустимої похибкою не більше ± 0,4%, а витрата газу з похибкою не більше ± 1,0%.

Джерела інформації

1. А. С. Черніков, Ст. Н. Фадєєв, В. І. Савін. Гидридні матеріали як акумулятори водню //Атомно-воднева енергетика і технологія. - Вип. 3. - М.: Атомиздат, 1980, 272 с.

2. U. S. Patent 4370163, С22С 14/00, 1983. Moriwaki et al. Hydrogen storage alloy and process for making same.

3. Сплави-накопичувачі водню. Справ. вид.: Б. А. Колачев, Н. Е. Шалин, А. А. Ільїн. - М: Металургія, 1995. - 384 с.


Сплав на основі титану, що містить мідь і залізо, відрізняється тим, що він додатково містить алюміній, кальцій і магній при наступному співвідношенні компонентів, мас. %:

Титан46,3-49,0
Мідь0,14-4,5
Алюміній0,15-4,7
КальційЗалізоінше



 

Схожі патенти:

Лігатура для виплавки злитка жаростійкого сплаву на основі титану

Винахід відноситься до галузі металургії кольорових металів, зокрема до виробництва злитків жароміцних сплавів на основі титану. Лігатура містить, мас.%: вольфрам 28-32, алюміній 28-32, титан інше. Винахід забезпечує рівномірний розподіл вольфраму та інших легуючих елементів по перерізу і довжині зливка, що дозволяє уникнути ліквації за хімічним складом і сприяє поліпшенню міцнісних і жаростійких характеристик одержуваного злитка титанового сплаву, а також знижує чад легуючих елементів в процесі виплавки злитка. 1 табл.

Титановий сплав

Винахід відноситься до галузі металургії, зокрема до титанового сплаву з високою корозійною стійкістю. Титановий сплав містить, мас.%: метал платинової групи 0,01-0,15, рідкоземельний метал 0,001-0,10 і Ti і домішки - інше. Титановий сплав переважно включає Co в якості часткової заміни Ti в кількості 0,05-1,00 мас.%. Сплав характеризується високою корозійною стійкістю, хорошою оброблюваністю. 6 з.п. ф-ли, 9 іл., 4 табл., 2 пр.

Спосіб отримання порошкового матеріалу на основі титану

Винахід відноситься до галузі порошкової металургії. Готують суміш, що містить не більш як 65 мас.% порошку, отриманого методом плазмового розпилення титанового сплаву ВТ-22, не менше 30 мас.% суміші технічних порошків титану ПТМ і нікелю ПНК, взятих у співвідношенні 1:1, 3-5 мас.% отриманого електролізом порошку міді ПМС-1 фракції менше 50 мкм. Отриману суміш пресують при тиску 800-1000 МПа, а потім проводять спікання у вакуумі при температурі не менше 900°C більше 1 години. Забезпечується отримання матеріалу на основі титану, що володіє високою міцністю. 1 табл., 1 пр.

Спосіб виготовлення броньових аркушів (альфа+бета)-титанового сплаву і вироби з нього

Винахід відноситься до прокатного виробництва і може бути використане при виготовленні броньових аркушів (α+β)-титанового сплаву. Спосіб виготовлення броньових аркушів (α+β)-титанового сплаву включає підготовку шихти, виплавку злитка складу, мас.%: 3,0-6,0 Al; 2,8-4,5 V; 1,0-2,2 Fe; 0,3-0,7 Mo; 0,2-0,6 Cr; 0,12-0,3; 0,010-0,045; <0,05 N; <0,05 М;<0,15 Si; <0,8 Ni; інше - титан. Далі злиток деформують в сляб, механічно його обробляють і проводять прокатку сляба на підкат, різання підкату на заготовки і стадійно прокочують заготовки на листи, а потім здійснюють термічну обробку. Листи характеризуються високими міцностними і балістичними властивостями. 2 н. і 1 з.п. ф-ли, 2 іл., 3 табл.

Дешевий альфа-бета-сплав титану з хорошими балістичними та механічними властивостями

Винахід відноситься до галузі металургії, зокрема до сплавів на основі титану, володіє поліпшеними балістичними і механічними властивостями. Сплав на основі титану складається по суті з, вага.%: 4,2-5,4 алюмінію, 2,5-3,5 ванадію, 0,5-0,7 заліза, 0,15-0,19 кисню і титану до 100. Сплав на основі титану, отриманий з використанням повторно використовуваних матеріалів, характеризується балістичним межею V50, що становлять щонайменше близько 1848 футів в секунду, і високими характеристиками межі міцності, текучості і подовження. 3 н. і 20 з.п. ф-ли, 6 іл., 4 табл., 1 пр.
Винахід відноситься до галузі металургії, зокрема до зварюваних ливарних сплавів на основі титану, і призначене для виготовлення фасонних виливків арматури, насосів, корпусів, які використовуються в суднобудуванні, хімічній та інших галузях промисловості. Сплав на основі титану містить, мас.%: алюміній 3,0-4,5, вуглець 0,02-0,14, кисень 0,05-0,14, залізо 0,02-0,25, кремній 0,02-0,12, ванадій 0,02-0,15, бор 0,001-0,005, титан і домішки інше. Виконуються співвідношення: C+O2≤0,20, 2(V+Fe+Si)/Al≤0,20. Сплав технологічний, володіє хорошими ливарними властивостями і комплексом механічних властивостей, що забезпечують надійність при експлуатації. 2 табл., 1 пр.

Титановий матеріал

Винахід відноситься до галузі металургії, зокрема до титановим матеріалів з високою міцністю і оброблюваністю. Титановий матеріал містить залізо 0,60 мас.% або менше і кисень 0,15 мас.% або менше, титан і неминучі домішки - інше. Матеріал має нерекристаллизованную структуру, сформовану шляхом обробки, що супроводжується пластичною деформацією, і рекристаллизованную структуру, сформовану шляхом відпалу після зазначеної обробки, при цьому середній розмір рекристаллизованних α-зерен становить 1 мкм або більше і 5 мкм або менше, а площа нерекристаллизованной частини у поперечному перерізі титанового матеріалу становить від 0 до 30 %. Матеріал характеризується високою міцністю і оброблюваністю. 2 іл., 2 табл., 45 пр.

Спосіб виробництва подовжених виробів з титану

Винахід відноситься до виробництва подовжених виробів з титану, або титанового сплаву, або заготовок таких виробів. Для підвищення якості виробів і спрощення їх виробництва заявлений спосіб, який полягає у підготовці маси титану або титанового сплаву (10), плавці цієї маси за допомогою електричної дуги та способом гарнисажной плавки (20), лиття одного або декількох злитків переважно циліндричної форми і діаметра менше 300 мм з розплавленої маси (30), а потім волочінні одного або декількох з цих злитків при температурі 800°С-1200°З допомогою волочильного стана (40) для застосування, наприклад, в галузі авіації. 12 з.п. ф-ли, 3 іл.
Винахід відноситься до кольорової металургії, зокрема до виготовлення заготовок з титанової губки. Спосіб виготовлення заготовок з титану включає розміщення частинок титанової губки в камері преса, компактування частинок губки до отримання заготовки, її пресування, видалення забруднень із поверхні заготівлі пресованого, покриття її мастилом і подальшу прокатку. Перед розміщенням частинок титанової губки в камері преса їх нагрівають у вакуумній нагрівальної печі до температури 700-800°C, легують воднем до концентрації 0,1-0,9 мас.%, після чого знижують температуру в печі до температури не нижче 300°C, компактування ведуть при температурі 300-700°С, пресування компактних заготовок здійснюють полунепреривним методом через матрицю при температурі не вище 700°C з коефіцієнтом витяжки не більш двох, а потім при температурі не вище 700°C і коефіцієнт витяжки не менше трьох, при цьому плющення заготовок проводять при температурі не вище 700°С, після якої здійснюють відпал у вакуумі при температурі не нижче 700°C. Забезпечується можливість обробляти труднодеформируемий титан при більш низьких температурах, підвищуються механічні властивості одержуваних заготовок. 1 пр.

Сплав на основі алюминида титану і спосіб обробки заготовок з нього

Винахід відноситься до галузі металургії, а саме до жароміцних сплавів на основі алюминида титану Ti3Al, і може бути використане для виготовлення деталей газотурбінних двигунів, силових установок і агрегатів авіаційного, паливно-енергетичного і морського призначення. Сплав на основі алюминида титану Ti3Al містить, мас.%: Al 13-15, Nb 3-6, V 2-4, Zr 0,5-1,0, Mo 1-3, Sn 0,5-3, Si 0,1-0,3, Ti - інше. Заготовку зі сплаву на основі алюминида титану Ti3Al піддають термоводородной обробці шляхом її насичення воднем з подальшим відпалом у вакуумі. Насичення заготовки воднем ведуть до концентрації 0,4-0,6 мас.% в дві стадії, потім заготовку піддають прокатці. Відпал у вакуумі проводять у дві стадії з залишковим тиском не вище 5·10-5 мм рт.ст. Жароміцний сплав на основі алюминида титану Ti3Al характеризується високими показниками пластичності та жароміцності. 2 н.п. ф-ли, 1 табл.
Up!