本发明涉及氢分离合金，具体而言涉及一种具有优良抗氢脆性能的v基氢分离合金及其制备方法。
背景技术：
1、pd基合金膜是目前唯一商业化氢分离合金膜，可纯化含氢混合气体中的氢气而得到高纯氢(氢纯度大于7n(99.99999％))，满足燃料电池和半导体对氢纯度的要求。然而，由于pd价格昂贵阻碍了其广泛应用。
2、nb、v、ta自然资源丰富，价格低廉，且具有比pd及其合金更高的氢渗透率，被认为是pd基氢分离合金膜潜在替代品。然而，相比于pd77ag23合金膜，nb、v、ta基合金膜抗氢脆性能差，在氢渗透过程中会因氢脆而破裂。因此，v基合金膜的氢脆开裂问题一直是研究者们关注的重点。
3、现有技术中，研究者们通过引入大量连续分布的第二相来提高合金膜的抗氢脆性能，但渗透性能因此而显著降低。
4、现有技术文献：
5、专利文献1：cn106498254a一种v-cu系偏晶型氢分离合金及其加工方法
6、专利文献2：cn1661124a氢分离-精制用多相合金及其制造方法与氢分离-精制用金属膜及其制造方法
技术实现思路
1、本发明目的在于针对现有技术的不足，提供一种具有优良抗氢脆性能的v基氢分离合金，该v基氢分离合金膜可在氢渗透率高于商业化pd77ag23合金膜渗透率的前提下，具有优良抗氢脆性能，且成本低廉，可广泛应用。
2、根据本发明目的的第一方面，提供一种具有优良抗氢脆性能的v基氢分离合金，该稀土元素掺杂的v基氢分离合金的化学通式为v100-x-y-zcrxmynz；其中，m包括斥氢元素co、ni、fe、al、w、mo、cu、sn、mn中的一种或一种以上的元素；n为稀土元素；20＜x≤25，y≤5且不超过m在v中的最大固溶度，0＜z≤5，x、y、z均为摩尔百分数。
3、在可选的实施方式中，n包括y、la、ce、nd、gd、sm中的1种或1种以上的元素。
4、在可选的实施方式中，所述抗氢脆性的v基氢分离合金具有双相结构，所述双相结构为v基固溶体相和第二相。
5、在可选的实施方式中，所述第二相呈颗粒状，弥散分布于v基固溶体的晶界和晶内。
6、根据本发明目的的第二方面，提供一种前述具有优良抗氢脆性能的v基氢分离合金的制备方法，包括以下步骤：
7、根据设计的v基氢分离合金，计算对应所需各纯金属原料的质量，并进行精准称量；
8、将称量的各纯金属在氩气氛围下进行电弧熔炼，得到稀土和斥氢元素共同掺杂v基氢分离合金铸锭。
9、在可选的实施方式中，所述电弧熔炼的过程如下：
10、将称量好的各纯金属原料倒入内壁干净的铜坩埚中，对电弧熔炼炉抽真空，同时冲入氩气，在氩气氛围下熔炼合金，每个合金铸锭至少熔炼8次，且每次熔炼都需要翻转合金铸锭。
11、在可选的实施方式中，电弧熔炼炉的真空度为3～4×10-4pa。
12、在可选的实施方式中，制备方法还包括：采用电杆耦合等离子体光谱仪对稀土元素掺杂v基氢分离合金铸锭进行元素分析，以确定v基氢分离合金中各元素的实际含量。
13、在可选的实施方式中，制备方法还包括：采用线切割技术从稀土元素掺杂v基氢分离合金铸锭上取下厚度为1mm、直径为16mm圆片试样，对圆片试样正反两面进行打磨和抛光，去除切割痕迹、污渍，使表面平整光亮，打磨抛光后圆片的厚度在0.6～0.8mm之间，对圆片正反两面镀200～300nm的钯，随后进行氢渗透缓冷测试。
14、在可选的实施方式中，氢渗透缓冷测试的初始冷却温度为400℃，圆片上下端氢压差为0.7mpa，缓冷速度在2-3℃/min之间。
15、由以上本发明的技术方案可见，本发明的具有优良抗氢脆性能的v基氢分离合金，通过设计的特殊的合金成分，得到具有v基固溶体相和第二相的双相组织v基合金，合金中的第二相呈现颗粒状，弥散分布于v基固溶体的晶界和晶内，其不会像连续分布第二相显著影响v基合金膜的氢渗透率；
16、斥氢元素cr与m在v中固溶，可降低v基合金膜中氢浓度，减小晶格畸变，降低合金膜内应力；同时，稀土元素n的添加有助于除去间隙固溶的杂质元素c、n、o等，减小晶格畸变从而进一步降低合金膜的内应力，m、n从而共同发挥提高合金膜的抗氢脆性能的作用，且杂质元素的脱除也有利于氢分离合金延展性的提高；
17、如此，本发明的具有优良抗氢脆性能的v基氢分离合金，在氢渗透率高于商业化pd77ag23合金膜渗透率的前提下，具有优良的抗氢脆性能。
1.一种具有优良抗氢脆性能的v基氢分离合金，其特征在于，该稀土元素掺杂的v基氢分离合金的化学通式为v100-x-y-zcrxmynz；其中，m包括斥氢元素co、ni、fe、al、w、mo、cu、sn、mn中的一种或一种以上的元素；n为稀土元素；20＜x≤25，y≤5且不超过m在v中的最大固溶度，0＜z≤5，x、y、z均为摩尔百分数。
2.根据权利要求1所述的具有优良抗氢脆性能的v基氢分离合金，其特征在于，n包括y、la、ce、nd、gd、sm中的1种或1种以上的元素。
3.根据权利要求1所述的具有优良抗氢脆性能的v基氢分离合金，其特征在于，所述抗氢脆性的v基氢分离合金具有双相结构，所述双相结构为v基固溶体相和第二相。
4.根据权利要求3所述的具有优良抗氢脆性能的v基氢分离合金，其特征在于，所述第二相呈颗粒状，弥散分布于v基固溶体的晶界和晶内。
5.一种权利要求1-4中任意一项所述的具有优良抗氢脆性能的v基氢分离合金的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述电弧熔炼的过程如下：
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，电弧熔炼炉的真空度为3～4×10-4pa。
8.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，制备方法还包括：采用电杆耦合等离子体光谱仪对稀土元素掺杂v基氢分离合金铸锭进行元素分析，以确定v基氢分离合金中各元素的实际含量。
9.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，制备方法还包括：采用线切割技术从稀土元素掺杂v基氢分离合金铸锭上取下厚度为1mm、直径为16mm圆片试样，对圆片试样正反两面进行打磨和抛光，去除切割痕迹、污渍，使表面平整光亮，打磨抛光后圆片的厚度在0.6～0.8mm之间，对圆片正反两面镀200～300nm的钯，随后进行氢渗透缓冷测试。
10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，氢渗透缓冷测试的初始冷却温度为400℃，圆片上下端氢压差为0.7mpa，缓冷速度在2-3℃/min之间。
