钒基贮氢合金在室温下可快速吸放氢，理论容量达到3.8wt％以上，因而受到广泛的关注。采用纯金属钒制备的V-Ti基合金，如V-Ti-Cr合金，具有较高的放氢量，但其成本很高、活化比较困难，人们曾尝试采用FeV80合金制备高容量钒基贮氢合金，但是没有成功。本文针对以上问题，在查阅大量文献的基础上，提出研究思路及研究方案。通过成分调控、XRD、SEM／EDS组织结构分析及PCT吸放氢行为表征，并结合数理分析处理方法，研究构建了新型V-Ti-Cr-Fe四元合金体系，研究了V-Ti-Cr-Fe四元钒基贮氢合金体系吸放氢特性的影响因素，研究了FeV80合金中主要杂质（如Al、Si）对V-Ti-Cr-Fe合金性能的影响，分析了采用FeV80合金制备高容量钒基贮氢合金的可行性，并通过添加少量稀土元素改善V-Ti-Cr-Fe合金的活化性能，取得了如下重要的研究结果：建立了新型的V-Ti-Cr-Fe合金体系。弄清了晶格常数（a）及电子浓度（C_e）对V-Ti-Cr-Fe合金的影响。当a＜0.3030nm时，随着a的增大，合金的吸氢量逐渐增大；当a≥0.3030nm，继续增大a时，合金的吸氢量变化趋于平缓；因此，a≥0.3030nm时，合金可以获得较高的吸氢容量；合金的放氢量随着a的增加，先增加后降低，当a在0.3030～0.3050nm之间时，合金具有较大的放氢量；当a=0.3036nm时放氢量达到最大值。当C_e＞5.25时，不利于合金吸氢，且当C_e继续增大时，吸氢量将显著降低；当C_e在5.13～5.25之间时，合金可获得较高的放氢量。设定a=0.3036nm及V／Fe=5，利用合金成分与晶格常数的关系在15at％～60at％V范围内建立四元V-Ti-Cr-Fe合金体系，开发出了一系列可采用价廉的FeV80中间合金作为原料的V-Ti-Cr-Fe BCC合金，其晶格常数在0.3040～0.3053nm范围内，电子浓度在5.14～5.23范围内。当钒含量在20at％～55at％时，所开发的合金吸氢量大于3.55wt％，放氢量大于2.03wt％，而当钒含量超出这一范围时，不易获得具有高吸放氢容量的含Fe合金；当钒含量在30at％～45at％之间时，开发的合金组织、结构及吸放氢性能非常接近，晶格常数达到0.3042nm左右，吸氢量均＞3.70wt％，放氢量≥2.20wt％，其中合金V₄₀Ti_28.4Cr_23.6Fe₈具有最高的吸放氢容量，298K吸放氢容量分别可达到3.82wt％和2.30wt％，是V-Ti-Cr-Fe四元合金体系中容量最高的。针对FeV80中间合金中含有杂质Al的问题，研究了(V₃₀Ti₃₅Cr₂₅Fe₁₀)_100-xAl_x合金中Al的作用，研究表明（0～5at％）Al的添加对V₃₀Ti₃₅Cr₂₅Fe₁₀ BCC合金的组织结构无明显影响，合金依然为BCC固溶体结构，但是晶格常数增大，吸放氢容量降低，平台压力升高。且随着Al含量的升高，合金的吸放氢容量降低，而平台压力升高；当Al含量不超过1.5at％时，合金的吸放氢容量没有明显降低，分别达到3.42wt％和1.84wt％以上。针对FeV80中间合金中含有杂质Si的问题，研究了(V₃₀Ti₃₅Cr₂₅Fe₁₀)_100-xSi_x（x=0～2.5）合金中Si的作用，研究表明在V₃₀Ti₃₅Cr₂₅Fe₁₀ BCC合金中添加Si后，合金中出现C14 Laves第二相，随着Si含量的增加，Laves相含量将增加，而BCC相和其晶格常数均降低。Laves相主要分布于合金的晶界处，Si在其中富集；Laves相的产生显著地提高合金活化性能，使合金在室温下无需活化处理、经过短暂孕育期后就可以快速吸氢。Si的添加引起合金的吸放氢容量降低，平台压力升高，平台斜率增大。Si含量不超过1.0at％时，合金的吸氢量不会明显降低；不超过0.63at％时，放氢量无明显降低。同样针对杂质Si的问题，研究了添加1at％Si的（30～70）V-Ti-Cr-Fe（Ti：Cr：Fe：35：25：10）合金，研究表明：钒含量的升高有利于提高合金中BCC相的含量，从而提高合金的吸放氢容量；当钒含量≥42at％时，1.0at％Si的添加不明显影响合金的吸放氢容量，但是明显提高合金的活化性能和平台分解压力。针对杂质Al和Si的协同作用问题，研究了V₃₀Ti₃₅Cr₂₅Fe₁₀-Al_1.25Si_x（X=0～1.0）合金，研究表明含Si合金由BCC相和C14 Laves相构成，Laves相的含量随着Si含量的增加而增加；随着Si含量的增加，合金的吸放氢容量降低，平台压力升高。Si对V₃₀Ti₃₅Cr₂₅Fe₁₀-Al_1.25和对V₃₀Ti₃₅Cr₂₅Fe₁₀合金的影响类似，同时添加的Al和Si对合金的结构和组织的影响彼此独立；当Si≤0.3at％时，V₃₀Ti₃₅Cr₂₅Fe₁₀-Al_1.25Si_x具有较高的吸放氢容量，表明采用FeV80合金做为制备钒基贮氢合金原料具有可能性。研究了稀土元素的作用。在V₅₅Ti_22.5Cr_16.1Fe_6.4 BCC合金中添加少量（0.5at％～3at％）稀土元素Ce后，Ce以单质形态弥散分布于合金之中，明显提高合金的活化性能，使得合金在室温下无需活化，经过短暂的孕育期后即可快速吸氢，随着Ce含量的提高，孕育期逐渐缩短。0.5～3at％Ce的添加对合金的吸放氢容量及PCT性能无明显的影响；在V₅₅Ti_22.5Cr_16.1Fe_6.4合金中添加La、Pr、Nd与Ce的作用及影响相似。由于稀土元素的高活性导致含稀土合金在室温下迅速活化，快速吸氢。研究了采用FeV80及添加少量稀土制备的铸态V₃₀Ti₃₅Cr₂₅Fe₁₀合金的组织结构与吸放氢特性，它由BCC主相、少量C14 Laves相和稀土相构成，BCC相主要以树枝晶形貌为主，Laves相分布于晶枝间，稀土相弥散分布于合金基体中；298K下，合金无需活化，经过短暂的孕育期（30s）后即可快速吸氢，在随后的5min内基本达到吸氢饱和，吸放氢容量分别达到3.60wt％和1.88wt％，合金氢化物的生成焓为-47.9 kJ／mol·H₂。为改善采用FeV80及添加少量稀土制备的V₃₀Ti₃₅Cr₂₅Fe₁₀铸态合金的组织与性能，研究了高温（1373K～1673K）热处理对其组织结构及吸放氢性能的影响，得到如下结果：1)热处理温度的影响。在低于1573K的温度下热处理时，位于晶枝间的Laves相将进一步生长，含量明显增加，从而引起合金容量显著降低，放氢平台消失；在1573K及以上温度进行热处理时，合金中的Laves相含量显著降低，树枝晶消失，晶粒长大，晶粒内部出现亚晶组织，合金成分均匀性提高，导致合金吸放氢量增加、放氢平台斜率明显降低，依然具有良好的活化性能和吸氢动力学性能；1673K下热处理后的合金，具有最高的吸放氢容量，在298K下分别达到3.66wt％和2.05wt％。2)热处理时间的影响。在1673K下，对热处理时间（10～120min）影响的研究表明，热处理时间对合金的结构、组织形貌、活化性能、动力学性能及吸放氢容量并无明显影响；热处理30min和120min时，合金的放氢容量略高，达到2.05wt％。针对用FeV80及添加少量稀土制备的（20～55）V-Ti-Cr-Fe热处理（1673K／30min）合金的研究表明：当钒含量为20at％时，合金中出现大量的C15 Laves相，吸放氢容量均很低，298K下分别为2.50wt％和1.05wt％；当钒含量在25at％～40at％范围内时，制备的合金基体为BCC相，298K下的吸氢量大于3.65wt％，最高可达3.80wt％，放氢量≥2.23wt％；V₃₀Ti_32.4Cr_31.6Fe₆合金，室温下平台分解压达到0.13MPa，放氢量达到2.35wt％，373K下放氢量达到2.56wt％，是目前文献报道的含Fe合金中容量最高的，与日本成功开发的V-Ti-Cr三元合金的吸放氢能力相当，但本合金拥有更好的活化性能及显著低的成本；钒含量超过40at％时，采用FeV80合金制备的钒基贮氢合金，虽然也基本为BCC单相，但是合金吸氢量低于3.50wt％，放氢量低于2.0wt％。