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本文选择具有高放氢坪台压、低坪台斜率和低氢残留量等储氢性能的Zr-Fe系储氢合金为研究对象,通过X射线衍射(XRD)、电子探针(EPMA)、扫描电子显微镜(SEM)、吸氢动力学及吸／放氢PCT曲线等分析手段,系统研究了V, Mn部分取代Fe及Ti部分取代Zr对Zr-Fe系储氢合金的微观相结构、吸氢动力学及吸／放氢热力学的影响规律,以期研制出适用于固态／高压混合储氢系统的、具有高坪台压的新型储氢材料。为得到具有单相组织的铸态ZrFex合金,通过研究铸态ZrFex (x=1.9,1.95,2,2.05,2.1)合金的微观结构,发现x≥2.05时,合金具有单相组织,选取了ZrFe2.05作为初始二元合金。为提高铸态ZrFe2.05合金的活化性能,减小其滞后系数,继而研究了V对ZrFe2.05-xVx(x=0.05,0.1,015,0.2)合金的相结构和储氢性能的影响。研究表明,当x≤0.1时合金均为C15型立方Laves单相结构,当x=0.15时合金中出现C14型六方Laves第二相。随着V取代量的增加,合金的活化性能得到改善,滞后系数减小,吸氢动力学加快,抗粉化性能增强,有效储氢容量先增后减,但吸／放氢坪台压降低,坪台斜率和放氢焓变(△H)均增大。ZrFe1.9V0.15合金的高温退火处理促进了合金成分的均匀化分布,减少了C14型Laves相的析出,提高了合金的活化性能,减小了合金吸放氢滞后系数和坪台斜率,增大了合金的最大储氢容量和有效储氢容量,△H减小,但坪台压略有降低,吸氢动力学基本保持不变。综合考虑耗能及性能改善程度,合金退火温度以1173K为宜。继续研究了Mn部分取代Fe对ZrFe2.05-x-yMnyVx (x=0.1,0.15; y=0,0.05,0.1,0.15)合金的相结构及储氢性能的影响规律。当x=0.1且y≤0.1时,合金均为C15型立方Laves单相结构,且随着Mn含量的增加,晶格常数逐渐增大,合金的活化性能得到改善,滞后系数减小,但坪台斜率增大,放氢坪台压下降,储氢容量先增后减,在243K下ZrFe1.85Mn0.1V0.1合金具有最大的储氢容量(1.69wt.%)及最快的吸氢速率(t0.9为46s)。当y=0.15时合金中出现了C14型六方Laves第二相,晶格常数略有降低,Mn对Fe的取代量y≤0.1时,可以抑制C14型Laves相的析出。为进一步提高合金的吸／放氢坪台压,研究了Ti部分取代Zr对Ti-Zr-Fe-V四元合金的相结构和储氢性能的影响。对于TixZr1-xFe1.95V0.1Mmy(y=0,0.015)合金(Mm为富铈稀土),添加Mm后合金的活化性能得到较大的改善,有效储氢容量增大,吸氢速度加快,但滞后系数、坪台斜率和△H均增大,坪台压下降。对于TixZr1-xFe1.95V0.1Mm0.015(x=0.05,0.1,0.15)合金,Ti对Zr的取代导致C14型六方Laves第二相的析出,合金中出现第二平台。随着Ti含量的增多,合金第一平台的坪台压上升,滞后系数和坪台斜率减小,△H降低,有效储氢容量增大,但合金的活化性能和吸氢速度略微降低。