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研究生： 李迴
論文名稱： CrFexMnTiyVzZru (0 ≤ x, y, z, u ≤ 2) 高熵合金之儲氫研究
Hydrogen Storage in CrFexMnTiyVzZru (0 ≤ x, y, z, u ≤ 2) High-Entropy Alloys
指導教授： 陳瑞凱
吳振名
口試委員: 洪健龍
林錕松
學位類別： 碩士
Master
系所名稱： 工學院 - 材料科學工程學系
Materials Science and Engineering
論文出版年： 2013
畢業學年度： 101
語文別： 中文
論文頁數： 186
中文關鍵詞： 儲氫CrFexMnTiyVzZru 、AB2型C14 Laves相 、反位取代 、Laves相相關的BCC固溶體
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    • 本研究以六元CrFeMnTiVZr為主體，進行Fe、Ti、V、與Zr的個別調變，設計出拾數個非等莫耳合金，探討單一元素變量對合金吸氫的影響。真空電弧熔煉製備鑄造態合金，使用SEM與XRD儀鑑定合金的微結構，以BEI影像搭配EDS，進行合金內相的成份鑑定，合金擊碎過篩後執行活化消除毒化層，吸氫動力曲線與PCI探討合金於不同溫度、不同成份下之吸放氫機制，並以DSC量測放氫溫度。
    鑄造態CrFexMnTiyVzZru結構為接近AB2配比的C14 Laves相，呈樹枝晶偏析。偏離AB2配比時有析出相產生。吸氫測試後C14結構不變。XRD繞射峰半高寬偏高，是來自多元混合以及非AB2計量比時，產生的反位取代，造成的晶格扭曲。影響儲氫量的關鍵為合金整體與氫的結合焓，本研究合金最大吸氫量可達2.23 wt %。合金動力學表現優異。PCI曲線中平台區難以界定，是由於多元混和造成格隙尺寸及能階差異。室溫下最佳的可逆吸放氫量為1.09 wt %。部分配比會形成Laves相相關的BCC固溶體，因此有助於儲氫量的提升。

    摘 要 I 總目錄 V 圖目錄 IX 表目錄 XIX 壹、 前言 1 貳、文獻回顧 2 2.1. 儲氫技術簡介 2 2.1.1. 氣態壓縮儲氫 5 2.1.2. 低溫液態儲氫 5 2.1.3. 固態儲氫 7 2.2. 儲氫合金的發展與應用 9 2.2.1. 發展簡史 9 2.2.2. 儲氫合金的應用 13 2.3. 儲氫理論與儲氫性質 18 2.3.1. 儲氫原理 18 2.3.2. 表面活化處理 20 2.3.3. 動力學曲線 22 2.3.4. PCI曲線 25 2.3.5. van’t Hoff方程式 30 2.4. 儲氫合金分類簡介 32 2.4.1. AB5型儲氫合金 32 2.4.2. AB2型儲氫合金 35 2.4.3. AB型儲氫合金 37 2.4.4. A2B型儲氫合金 39 2.4.5. BCC型儲氫合金 40 2.4.6. 其它類型的儲氫合金 44 2.5. Laves phase晶體結構特性 45 2.6. 高熵合金 50 2.6.1. 高熵合金簡介 50 2.6.2. 高熵合金特性 51 叁、實驗方法與步驟 56 3.1. 合金設計與配置 56 3.1.1. 合金設計 56 3.1.2. 成份配置 58 3.1.3. 鑄造態合金製備 60 3.2. 微結構分析 62 3.2.1. SEM與EDS分析 62 3.2.2. XRD分析 62 3.3. 儲氫性質測試 63 3.3.1. 試片活化 64 3.3.2. 動力學測試 66 3.3.3. PCI測試 66 3.3.4. 熱示差掃描分析 68 肆、 結果與討論 70 4.1. 鑄造態合金之SEM金相與EDS成份分析 70 4.2. XRD晶體結構分析 93 4.3. 吸氫動力學曲線及機制探討 112 4.4. 吸放氫PCI曲線討論 137 4.5. Laves phase related BCC solid solution之研究 159 4.5.1. 微結構分析 159 4.5.2. 吸放氫性質測試 162 4.6. DSC熱示差掃描分析 165 4.7. 6E3系統性質統整並與6E2進行比較 169 4.7.1. CrFeMnTiVZr之儲氫性質 169 4.7.2. 6E2及6E3儲氫性質比較 176 伍、 結論 179 陸、參考文獻 182

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