富镁Mg70(Ni3RE)30非晶合金的玻璃形成能力研究

玻璃形成能力(GFA)是判断合金非晶态结构形成的重要指标.利用甩带快冷技术制备了Mg70(Ni3RE)30(RE=La、Ce、Pr、Nd、Y)非晶合金条带(宽5mm,厚0.2mm),通过差示扫描量热技术(DSC)表征了合金条带的非晶结构转变及其热稳定性.从原子尺度,对合金的原子尺寸参数(δ)、电负性差(Δx)以及原子结构参数(λ)进行了计算和分析.实验数据和理论分析结果表明:RE=Pr时,相应合金的玻璃形成能力最大,RE=Y的最小,其大小次序为:Mg70(Ni3Pr)30> Mg70(Ni3la)30> Mg70(Ni3Ce)30> Mg70(Ni3Nd)30>Mg70(Ni3Y)30,影响Mg70(Ni3RE)30非晶合金玻璃形成能力的主要因素是电负性差,原子尺寸参数和原子结构参数的作用次之.     

RE-Mg-Ni系A_2B_7型合金的循环稳定性及电化学贮氢动力学

为了改善La-Mg-Ni系A2B7电极合金的电化学循环稳定性,用Zr部分替代合金中的La,并采用熔体快淬技术制备了La0.75-xZrxMg0.25Ni3.2Co0.2Al0.1(x=0,0.05,0.1,0.15,0.2)电极合金.用XRD,TEM分析了合金的微观结构,结果表明,快淬不含Zr合金具有完全的纳米晶结构,而快淬含Zr合金中出现明显的非晶相,证明Zr替代有利于提高合金的非晶形成能力.铸态及快淬态合金均具有多相结构,包括两个主相(La,Mg)2Ni7及LaNi5和残余相LaNi2,Zr替代及快淬导致LaNi5相增加和(La,Mg)2Ni7相减少.Zr替代及快淬处理显著提高了合金的电化学循环稳定性,但快淬明显降低Zr0.2合金的电化学贮氢动力学;随Zr替代量的增加,5 m/s快淬合金的电化学贮氢动力学先增加后降低.     

富镁Mg_（70）（Ni_3RE）_（30）非晶合金的玻璃形成能力研究

玻璃形成能力（GFA）是判断合金非晶态结构形成的重要指标。利用甩带快冷技术制备了Mg70（Ni3RE）30（RE=La、Ce、Pr、Nd、Y）非晶合金条带（宽5 mm,厚0.2 mm）,通过差示扫描量热技术（DSC）表征了合金条带的非晶结构转变及其热稳定性。从原子尺度,对合金的原子尺寸参数（δ）、电负性差（Δx）以及原子结构参数（λ）进行了计算和分析。实验数据和理论分析结果表明：RE=Pr时,相应合金的玻璃形成能力最大,RE=Y的最小,其大小次序为：Mg70（Ni3Pr）30〉Mg70（Ni3la）30〉Mg70（Ni3Ce）30〉Mg70（Ni3Nd）30〉Mg70（Ni3Y）30,影响Mg70（Ni3RE）30非晶合金玻璃形成能力的主要因素是电负性差,原子尺寸参数和原子结构参数的作用次之。     

LaNi3.8Co1.1Mn0.1/TiMn1.5贮氢合金的结构和性能

为了探索一种新的掺杂方式对AB5型贮氢合金贮氢性能的影响,采用熔炼掺杂方法制备La-Ni3.8Co1.1Mn0.1/TiMn1.5(TiMn1.5质量分数为4%、8%)贮氢合金,利用PCTPro-2000气体吸附测量仪研究了合金的气态储氢性能。XRD和SEM分析显示,熔炼掺杂后合金主相为LaNi5相,出现少量(NiCo)3Ti相。P-C-T测试结果表明,(NiCo)3Ti相的出现对合金气态贮氢性能有较大影响,熔炼掺杂后合金吸放氢平台压和滞后效应降低,贮氢容量减少。掺杂TiMn1.5使得合金的氢化物的生成焓由原始合金的-27.35kJ/mol降至-29.14kJ/mol(掺杂质量分数8%的TiMn1.5),较高温度有利于合金中氢的释放,同时掺杂形成的(NiCo)3Ti相改善了合金吸/放氢动力学性能。     

机械球磨MgH_(2-x)B复合材料的放氢性能

通过机械球磨制备MgH2-xB(x=0.0,0.2,0.5,1.0,2.0)复合储氢材料。除非晶B外,复合材料均由四方晶系MgH2主相、少量的正交晶系MgH2和MgO相组成。随非晶B添加量的增加,复合材料的放氢速度增快。其中,MgH2-2B复合材料具有最佳的放氢动力学性能,在553 K,240 min内放氢质量分数达2.59%。非晶B分布在MgH2颗粒表层,作为氢扩散的通道扩大了脱氢反应的接触面积,从而提高了MgH2-2B复合材料的放氢动力学性能。     

元素Ce对Y基合金非晶形成能力和热稳定性的影响

采用铜模吸铸法成功制备出直径为3 mm的Y56Al24Ni20和直径为5 mm的Y36Ce20Al24Ni20大块非晶合金,用X射线衍射法和差示扫描量热法对其非晶形成能力及热稳定性进行了分析。结果表明:Y36Ce20Al24Ni20大块非晶合金存在明显的玻璃转变温度Tg,其过冷液相区温度宽度ΔTx=63 K,约化玻璃转变温度Trg=0.70 K。这说明稀土元素Ce可以改善Y56Al24Ni20合金的非晶形成能力及热稳定性。     

硼及快淬工艺对La-Mg-Ni系贮氢合金的微观结构及电化学容量的影响

用铸造及快淬工艺制备了La-Mg-Ni系(PuNi3型)贮氢合金La2Mg(Ni0.85Co0.15)9Bx(x=0,0.05,0.1,0.15,0.2),分析测试了铸态及快淬态合金的微观结构与电化学容量,研究了硼及快淬工艺对合金微观结构及电化学容量的影响.结果表明,铸态合金具有多相结构,包括(La,Mg)Ni3相(PuNi3型)、LaNi5相,一定量的LaNi2相和微量的Ni2B相,经快淬处理后Ni2B相消失.硼的加入对铸态及快淬态合金的容量产生不同的影响,铸态合金的容量随硼含量的增加而单调下降,而快淬态合金的容量随硼含量的增加有一极大值.快淬处理对含硼及不含硼合金的容量也有不同的影响,随淬速的增加,不含硼合金的容量单调下降,而含硼合金的容量可以获得一个极大值.     

铸态及快淬态La2Mg(Ni0.85Co0.15)9Crx(x=0～0.4)贮氢合金的电化学性能

为了提高La-Mg-Ni系(PuNi3型)贮氢合金的电化学循环稳定性,在La2Mg(Ni0.85Co0.15)9合金中加入微量Cr,用铸造及快淬工艺制备了La2Mg(Ni0.85Co0.15)9Crx(x=0,0.1,0.2,0.3,0.4)贮氢合金.研究了Cr含量对铸态及快淬态合金微观结构及电化学性能的影响.XRD,SEM及TEM的分析结果表明,铸态及快淬态合金具有多相结构,包括(La,Mg)Ni3相(PuNi3型结构)、LaNi5相和一定量的LaNi2相.随Cr含量的增加,铸态合金中LaNi2相的量增加.电化学测试结果表明,Cr的加入提高了铸态及快淬态合金的循环稳定性,但使合金的容量下降.当Cr添加量从0增加到0.4时,铸态合金的容量从396.3 mAh/g下降到355.6 mAh/g,循环寿命从72次增加到97次;快淬态(30 m/s)合金的容量从364.2 mAh/g下降到334.2 mAh/g,循环寿命从100次增加到131次.Cr添加使铸态合金的放电电压特性和活化性能得到改善.     

La0.75Mg0.25Ni3.1-xCo0.3Al0.1Six（x=0.000.20）贮氢合金电化学性能研究

采用中频感应炉熔炼制备铸态La0.75Mg0.25Ni3.1-x Co0.3Al0.1Si x(x=0.00~0.2)合金,通过调控Si的成分,研究Si元素替代Ni对合金电化学性能的影响.研究表明,随着Si替代量增加,合金活化性能基本不变,最大电化学放电容量随Si含量的增加呈线性下降的关系,电化学放电平台压力逐渐降低,电化学循环稳定性得到有效提高.     

A2B7型La0.75Mg0.25Ni3.5-xCrx(x=0～0.3)贮氢合金相结构及电化学性能研究

采用感应熔炼方法制备了La0.75Mg0.25Ni3.5-xCrx(x=0,0.05,0.1,0.2,0.3)四元贮氢合金,系统地研究了合金B端Cr元素对Ni部分替代对合金相结构及电化学性能的影响.X衍射(XRD)分析表明,La0.75Mg0.25Ni3.5合金是由La2Ni7相组成.随着Cr元素的加入,该类合金中出现LaNi5相及LaNi3相,且随着Cr含量的增加而增多.电化学测试表明,随Cr含量的增加,合金电极活化次数变化不大,最大放电容量逐步降低,合金的最大放电容量由x=0.05时的383.43 mAh/g下降到x=0.3时的348.40 mAh/g;而合金的高倍率放电性能呈现先增后减的趋势,当电流密度为900 mA/g时,合金的高倍率放电性能由83.66%(x=0)增加到92.57%(x=0.05)然后减小到83.9%(x=0.3);循环稳定性先增加后下降,当x=0.1时合金电极的循环寿命达到最大(S100=74.71%).     

快凝合金La(NiMn)5.6的贮氢性能

借助X-ray及吸放氢性能测试装置研究了非化学计量比快凝合金La(NiMn)5.6的结构和贮氢性能以及A端、B端元素替代对合金的影响,测试了不同温度下合金的PCT曲线.结果表明,快速凝固(35 m/s)条件下合金La(NiMn)5.6均可获得过饱和CaCu5型单相组织.A端以Ce取代La,使平台压力增大,最大吸氢量减小,但滞后降低;B端以Sn取代Ni,改善了合金的活化特性,并使平台降低,吸放氢滞后减小.     

La_(1.8)Ca_(0.2)Mg_(14)Ni_3合金在甲苯溶液中球磨改性后的储氢性能

采用在甲苯介质中球磨以改善La1.8Ca0.2Mg14Ni3的储氢性能。随着球磨时间的增加,合金的吸放氢性能得到显著地提高,在20 h达到最高。其在513 K,4.0 MPa氢压下初次活化时,吸氢质量分数达到了3.95%,在3次活化后,300 K时的吸氢质量分数达到3.85%,在613 K,一个大气压的放氢质量分数在900 s内达到了4.92%。通过XRD和SEM分析,球磨后合金颗粒粒径明显减小且有非晶化趋势。在球磨过程中形成了电子络合体(electrondonor-acceptor,EDA)体系。合金颗粒粒径、非晶化程度和EDA共同作用使球磨20 h的合金表现出最优异的吸放氢性能。     

制约Mg_2Si体系可逆储氢的原因

机械球磨制备的2MgH2-Si试样在573 K下1 500 min内放氢质量分数为3.67%,放氢平台压高达1.075 MPa。Si的添加不但改善了MgH2的放氢热力学性能,而且也提高了放氢动力学性能。为了研究制约Mg2Si可逆储氢的原因,对球磨Mg2Si-10%TiF3(质量分数)在不同温度和氢压下氢化12 h试样的相结构进行分析。结果表明,试样都由Mg2Si单相组成。Mg2Si吸氢反应同时受其氢化反应热力学和动力学控制。     

Ce-Al-Ni非晶合金制备及非晶形成能力研究

采用熔体旋淬法制备了Ce75Al25-xNix(x=4,8,16)和Ce68Al17Ni15,Ce73Al15Ni12非晶合金薄带,用X射线衍射(XRD)法表征了合金薄带的相结构,用差示扫描量热法(DSC)测量了合金薄带连续加热过程相变规律,研究了Ce-Al-Ni合金的非晶形成能力与合金成分及相应的非晶形成能力参数(ΔTx,Trg,γ,δ,β,ω)之间的关系.研究结果表明:当Ce的含量一定时,随着合金中Ni原子百分数的增加,合金的非晶形成能力降低;研究还发现Ce-Al-Ni体系具有非常特殊的非晶形成规律,计算评估的用来预测具有强的非晶形成能力的合金成分参数(ΔTx,Trg,γ,δ,β,ω)不能用来表征Ce-Al-Ni合金的非晶形成能力;根据非晶形成能力参数计算的预测具有强的非晶形成能力的合金成分,实验研究不能观察到更好的非晶形成能力.     

铸态及快淬态Mm(NiMnSiAlCu)4.3Co0.6-xFex(x=0～0.4)电极合金的电化学性能

用XRD,TEM及SEM测试了稀土基AB5型贮氢合金Mm(NiMnSiAlCu)4.3Co0.6-xFex(x=0～0.4) 的微观结构,并全面测试了合金在铸态及快淬态下的电化学性能.研究结果表明,铸态合金为双相结构,主相为CaCu5型相,还有少量Ce2Ni7相,经快淬处理后,第二相减少.对铸态合金,随Fe含量的增加,合金的容量有所降低,循环稳定性得到改善.对快淬态合金,当铁含量大于0.2时,合金的容量急剧下降,而循环稳定性大幅度增加.这主要是由于铁的加入使合金的微观结构发生了变化.     

Co部分替代Ni对La_(0.4)Er_(0.4)Mg_(0.2)Ni_(3.3-x)Co_xAl_(0.2)(0.1≤x≤0.4)储氢合金结构和电化学性能的影响

为了改善储氢合金La0.4Er0.4Mg0.2Ni3.3-xCoxAl0.2(0.1≤x≤0.4)的结构和综合电化学性能,采用Co部分替代Ni的方法,实验采用高频感应炉制备La0.4Er0.4Mg0.2Ni3.3-xCoxAl0.2(0.1≤x≤0.4)储氢合金。通过X射线衍射技术和电化学测量方法研究储氢合金的晶体结构和电化学性能。XRD图谱显示样品储氢合金主要由LaNi5和La2Ni7相组成,电化学实验表明,随着Co含量的增高,储氢合金电极的最大放电容量和50次循环后的容量保持率S50基本呈现增加状态,放电容量从x=0.1时的225mA·h/g升高到x=0.4时的254.9mA·h/g,容量保持率S50从57.11%(x=0.1)增加到66.10%(x=0.4),但高倍率性能不断下降。通过交流阻抗(EIS)和线性扫描(LS)对Co替代Ni的合金动力学性能分析发现,Co替代Ni后合金的表面电荷转移能力先降低后升高。     

Ga 对 Fe40Ni40P14B6 非晶合金电化学腐蚀行为的影响

具有高的玻璃形成能力Fe基非晶合金(Fe40Ni40P14B6)100-xGax(x=0,2.5和4.5)是利用单辊铜轮旋转的方法制备出来的.用电化学的方法研究非晶合金(Fe40Ni40P14B6)100-xGax(x=0,2.5和4.5)分别在1 mol/L和3 mol/L的HCl溶液中腐蚀行为,结果表明:非晶合金(Fe40Ni40P14B6)100-xGax(x=0,2.5和4.5)在HCl溶液中具有较高的腐蚀特性,并且随着Ga含量的增加,铁基非晶合金的耐腐蚀性能增加.另外,非晶合金(Fe40Ni40P14B6)100-xGax(x=0,2.5和4.5)与不锈钢(1Cr18Ni9Ti)分别在1 mol/L和3 mol/L的HCl溶液中的腐蚀行为相比,非晶合金的耐腐蚀性能更好.     

Mg/MmM5多层复合薄膜的储氢性能和显微结构研究

用X-ray衍射(XRD)方法研究了磁控溅射制备的MmNi3.5(CoAlMn)1.5/Mg(简写为Mg/MmM5)多层薄膜吸放氢前后的结构变化和储氢性能.XRD表明Mg/MmM5多层膜中Mg层的储氢性能有一定程度的改善,吸/放氢温度分别为473 K和523 K.用透射电镜(TEM)分析方法研究了快速热退火(RTA)处理前后Mg/MmM5多层薄膜的微观结构的变化,Mg/MmM5多层膜中Mg层和MmM5层的结构与衬底的温度和材料本身的性质有密切关系.Mg/MmM5多层膜在400℃经过3 min RTA处理后,Mg层中的纳米晶和柱状晶都有所长大,长大后的纳米晶和柱状晶晶粒尺寸基本相当,约200 nm,纳米晶和柱状晶区界限仍然明显,柱状晶依然保持着沿垂直于衬底表面的[001]方向生长;MmM5层中的非晶层消失,纳米晶得到长大,尺寸约20 nm.     

硼对稀土系AB5型贮氢合金电化学容量及循环寿命的影响

为了提高低钴AB5型贮氢合金的电化学循环稳定性，在MmNi3．8Co0.4Mn0.6Al0．2贮氢合金中加微量的硼．用真空快淬工艺制备了稀土系低钴AB5型MmNi3．8Co0．4Mn0．6Al0．2Bx(x=0，0．1，0．2，0．3，0．4)贮氢合金，分析测试了铸态及快淬态合金的电化学性能及微观结构，研究了硼对铸态及快淬态合金电化学容量及循环寿命的影响．结果表明，硼使铸态及快淬态MmNi3.8Co0.4Mn0．6Al0．2贮氢合金的电化学容量不同程度地降低，但使电化学循环稳定性大幅度提高．硼对电化学性能的影响主要是促进非晶相的形成．     

Fe73.5Cu1Nb2Si13.5B9Ni1非晶合金的晶化动力学研究

利用差示扫描量热法（DSC）研究了Fe73.5Cu1Nb2Si13.5B9Ni1非晶的纳米晶化动力学。结果表明,晶化过程分为两步完成,晶化初生相为Fe3Si.第一晶化过程的晶化开始温度Tx1、峰值温度Tp1与扫描速度β的对数之间存在着线性关系,分别为：Tx1=736.52＋8.67lnβ和Tp1=743.9＋12.7lnβ.采用Kissinger方法和Ozawa方法计算Fe73.5Cu1Nb2Si13.5B9Ni1非晶合金晶化的表观激活能Eа分别为435.2kJ/mol和441.1 kJ/mol,而成分为Fe73.5Cu1Nb3Si13.5B9的表观激活能大约为410 kJ/mol,表明Ni部分替代Nb后合金的热稳定性提高。第一晶化反应的局域激活能Ec（α）随晶化体积分数α不断下降,Avrami指数表明该非晶合金的晶化为扩散控制的三维晶粒长大过程。探讨了用Ni元素部分替代Finemet合金中Nb元素后非晶合金热稳定性提高的原因。