AB2型LaMgNi3.7M0.3(M=Ni、Al、Mn、Co、Sn、Cu)贮氢合金的晶体结构及电极性能

系统研究了LaMgNi3.7M0.3（M=Ni、Al、Mn、Co、Sn、Cu）合金的组织结构和电化学性能。XRD和电子探针显微分析（EPMA）结果表明：该系列合金主相均为LaMgNi4相，其中含Mn、Cu和Co元素在LaMgNia合金相中有一定的固溶度，LaMgNi3.7Sn0.3合金中的Sn元素主要以LaNiSn相析出；XRD全谱拟合分析表明：LaMgNi3.7Al0.3中Al元素主要占据在LaNi5相的3g位置。合会化元素在LaMgNi4相中的固溶度从大到小的顺序是Mn〉Cu〉Co〉Al〉Sn。电化学实验表明，该系列合金经1～3次循环即可活化，最大放电容量由245．2mAh／g（M=Sn）变化至293．2mAh／g（M=Co），但合金电极的循环稳定性均较差。合金电极的高倍率放电性能（HRD900%）从大到小依次为Al〉Sn〉Cu〉Mn〉Ni〉Co，其中氢原子在合金中的扩散时合金电极的高倍率放电性能起主要作用。     

低Co贮氢合金ReNi3.5Co0.3Mn0.3Al0.4Fe0.5-xSnx(x=0～0.4)的相结构和电化学性能

对比研究了铸态和退火态ReNi3.5Co0．3Mn0．3Al0．4Fe0.5—xSnx(x＝0—0．4)贮氢合金的相结构和电化学性能。XRD分析表明，铸态和退火态的无Sn合金均为单相CaCu5型结构；而在含Sn合金中，除CaCu5型结构的主相之外，还存在有LaNiSn第二相，且第二相的含量随合金Sn含量(x)的增加而增多；退火处理可以减少含Sn合金中第二相的含量。电化学测试表明，Sn含量对铸态合金的活化性能没有影响，但Sn含量的增加会导致合金的放电容量降低；退火处理可使Sn含量x≤0．2的合金的活化次数及放电容量略有增加，但使Sn含量更高(x＞0．2)的合金的活化性能及放电容量明显降低。随Sn含量x的增加，铸态合金的放电电位平台、高倍率放电性能及循环稳定性均有所降低；退火处理能显著改善含Sn合金的放电电位平台和循环稳定性，但使合金的高倍率放电性能进一步降低。     

稀土系A_2B_7型La_(1-x)Sc_xNi_(2.6)Co_(0.3)Mn_(0.5)Al_(0.1)(x=0～0.5)储氢合金相结构和电化学性能研究

真空电弧熔炼制备了A2B7型La1-xScxNi2.6Co0.3Mn0.5Al0.1(x=0~0.5)储氢合金并进行退火热处理。XRD及SEM/EDS分析结果表明,合金退火组织由La2Ni7、La Ni5、La Ni和Sc Ni2等相组成。合金生成焓计算表明,Sc-Ni体系的生成焓比La-Ni和Mg-Ni体系的生成焓更负,这是含Sc合金易于形成Sc Ni2相以及成相规律有别于含Mg合金的主要原因之一。合金电极最大放电容量和循环寿命S100随着Sc含量x增加均呈先增大后减小规律,当x=0.2时,合金电极具有最大的放电容量(267.1 m Ah/g)和较好的容量保持率S100(80.47%)。掺入适量Sc元素后可抑制A2B7型合金的氢致非晶化,但掺入Sc后合金易形成难吸氢的Sc Ni2相,这是合金电极容量不高的主要原因。     

Mn替代Ni对(La0.8Nd0.2)2Mg(Ni0.9-xCo0.1Mnx)9合金储氢及电化学性能的影响

在Ar保护下采用磁悬浮感应熔炼制备(La0.8Nd0.22)Mg(Ni0.9-xCo0.1Mnx)9(x=0,0.05,0.1,0.15)合金,系统研究了元素替代及退火处理对合金相结构、吸放氢性能及电化学性能的影响。结果表明,合金相主要由(La,Nd)Ni5相、LaMg2Ni9相和(La,Nd2)Ni7相组成,当x=0.15时,(La,Nd)2Ni7相消失。随着Mn取代量的增加,合金的储氢量、放电容量先增加后减小,Mn的添加提高了合金的充放电循环稳定性。经1073K退火处理后合金的放电容量得到提高,循环稳定性能得到明显改善。     

快速凝固Mg-35Zn-13Nd合金的退火组织与性能研究

为改善常规凝固条件下镁合金微观组织粗大,力学性能较差等缺点,用单辊快速凝固法制备了Mg52Zn35Nd13合金急冷薄带.采用透射电镜、X射线衍射仪、热分析仪等手段研究了急冷态及退火态薄带的显微组织、相结构转变与性能特点.实验结果表明:急冷薄带显微组织中存在大量非晶态结构.退火处理发现,在本实验条件下,102℃×3h退火条件下薄带显微组织结构最佳,力学性能最好.而后薄带微观组织将随退火温度的不断升高而明显粗化,力学性能不断下降.该合金成分具有一定的非晶成形能力;快速凝固工艺可显著改善镁合金微观组织粗大等缺陷;适当的退火工艺可进一步优化急冷薄带微观组织并获得更好力学性能.     

高温退火对过化学计量快凝合金LaNi4.75Mn1.25微观组织及电化学性能的影响

利用快速凝固工艺制备的过化学计量LaNi4.75Mn1.25无Co贮氢合金经过高温退火加水淬处理后,分析和研究了快凝合金退火后的电化学性能和组织变化.电化学实验表明,退火合金的循环稳定性相比快凝合金,在60次循环后从95%降低到92%,但随着退火时间的延长容量从246mAh/g提高到281mAh/g.DTA分析表明,快凝合金中存在非晶及晶格畸变产生的内应力,经过退火后非晶消失、晶格畸变得以恢复.XRD衍射分析表明,快凝合金保持CaCu5型结构,随着退火时间的延长,退火合金中出现的第二相也增加.与快凝合金相比,退火合金的a轴增加、c轴增加、轴比c/a减小,快凝产生的晶格畸变得到部分恢复.SEM分析表明,快凝合金的组织为细小柱状晶,退火后合金中出现由Ni、Mn组成的第二相.快凝合金经过退火后合金的活化性能和电极容量得到明显改善,但循环寿命有所降低.     

La2-xMgxNi7.0(x=0.4,0.5,0.6,0.7,0.8)贮氢合金结构和电化学性能的研究

用高频感应熔炼的方法制备了La2-xMgxNi7.0(x=0.4,0.5,0.6,0.7,0.8)贮氢电极合金,采用x-ray衍射和XRD粉末衍射全谱拟合分析方法及电化学方法系统研究了随Mg含量的增加,该类合金相结构和电化学性能的变化规律,以及合金在不同退火温度(1123K,1203K,1253K)和不同退火时间(24h,72h,144h)下相结构和微观组织及电化学性能的变化规律.实验结果表明,该类合金由(La,Mg)2Ni7相(Ce2Ni7型结构)、LaNi5(CaCu5型结构)相、(La,Mg)Ni3相(PuNi3型结构)及少量未知相组成.随Mg含量的增加,电极电化学放电容量呈先升高后降低趋势,当x=0.6时达到最大值389.87mAh/g;当Mg含量进一步增加时,电化学放电容量迅速降低,x=0.8时电化学放电容量为188.34mAh/g;随Mg含量的增加,合金组织中(La,Mg)Ni3相和LaNi5相增多.退火处理很大程度上消除了LaNi5相,高温退火有利于(La,Mg)2Ni7相的生成,低温退火有利于(La,Mg)Ni3相生成.退火时间的延长对合金相结构影响不明显,但提高了合金组织均匀性,同时使电化学放电容量降低.不同的退火温度和退火时间对未知相影响不明显.本文研究表明,退火温度对(La,Mg)2Ni7合金相结构有重要影响,Mg含量是影响合金相结构和电化学放电容量的关键.     

热处理对(Fe_(0.52)Co_(0.30)Ni_(0.18))_(73)Cr_(17)Zr_(10)非晶合金的组织结构及磁性能的影响

采用单辊急冷法制备(Fe_(0.52)Co_(0.30)Ni_(0.18))_(73)Cr_(17)Zr_(10)非晶薄带,并对该合金进行等温退火。采用XRD,AFM,VSM研究退火温度对(Fe_(0.52)Co_(0.30)Ni_(0.18))_(73)Cr_(17)Zr_(10)非晶合金的组织结构和磁性能的影响。结果表明:非晶合金晶化过程为Am→α-Fe(Co)+Am′→α-Fe(Co)+Cr_2Ni_3+Fe_3Ni_2+Cr_2Zr+未知相。当退火温度Ti玻璃转变温度Tg时,由于结构弛豫、内应力的释放,合金的饱和磁化强度Ms有所提高;当晶化起始温度TxTi第一晶化峰值温度Tp1时,由于铁磁性α-Fe(Co)相的析出,Ms显著提升;当TiTp1时,由于晶粒长大和第二相的析出,Ms急剧恶化,565℃退火能够获得最好磁性能(Ms=106.8A·m~2·kg~(-1))。490℃和565℃退火后薄带表面的AFM观察表明,AFM图片所呈现的颗粒尺寸要比用Scherrer法测得的α-Fe(Co)纳米晶尺寸大得多,这是典型的包裹晶粒现象。     

哈斯勒合金Ni50Mn36Sn14的马氏体相变和反磁热效应

通过磁性测量手段，研究了哈斯勒合金Ni50Mn36Sn14的马氏体相变和反磁热效应。研究结果表明样品在奥氏体相和马氏体相的磁性有较大的差异。同时，通过理论计算获得该舍金样品在磁场改变△H4．776MA/m时，获得其马氏体相变温度附近的最大正磁熵变为20．8J/Kg·K，而其制冷量（RC）更是达到了152J/kg，这说明Ni．Mn．Sn合金作为一种磁工质具有较好的应用前景。     

(Fe50Co50)73.5Cu1Nb3Si13.5B9合金的微观结构及软磁性能

研究了(Fe50Co50)73.5Cu1Nb3Si13.5B9合金晶化过程中的微观结构及形成纳米晶后的合金软磁性能,发现在FINEMET合金基础上,用Co置换1/2含量Fe形成的(Fe50Co50)73.5Cu1Nb3Si13.5B9非晶合金具有相对较高居里温度Tc≈450℃,460℃退火处理后(Fe50Co50)73.5Cu1Nb3Si13.5B9合金形成均匀纳米晶组织,晶粒度约为20nm.     

酸腐蚀对Sn_(0.4)Co_(0.4)Zn_(0.2)合金结构及电化学性能的影响

采用固相烧结合成Sn0.4Co0.4Zn0.2合金,再以H2SO4进行酸腐蚀,探索了H2SO4浓度对合金结构和电化学性能的影响。实验结果表明,Sn0.4Co0.4-Zn0.2合金由CoSn、Co3Sn2、CoSn2相和单质Zn组成,H2SO4使合金中部分Zn腐蚀溶解,在颗粒内部形成孔隙,并且使颗粒内部失去粘结而粉化,颗粒细化变小。酸腐蚀改善了Sn0.4Co0.4Zn0.2合金的电化学性能,当H2SO4浓度为0.02mol/L时,合金的首次放电容量为295mAh/g,经过100次循环后的放电容量为234mAh/g,保持了首次放电容量的79.3%,表现出良好的电化学活性。     

铸锭组织及快淬工艺对R-Fe-B/α-Fe纳米双相永磁性能的影响

研究了名义成分为(Nd1-xPrx)9Fe84.85NbyCuzB5.5的R-Fe-B/α-Fe纳米双相永磁材料.利用扫描电镜和X射线衍射等手段研究了铸锭和快淬带的组织形态和相组成,并分析了铸锭组织和快淬工艺对快淬带和粘结磁体磁性能的影响.结果表明,无论是13kg铸锭还是50g铸锭,都是由基体(Nd(Pr))2Fe14B相,树枝状或颗粒状的α-Fe相,以及少量富Nd(Pr)相组成,只是小铸锭由于冷速快,组织比较细小.分别将13kg铸锭的柱状晶和中心等轴晶以及小铸锭以相同工艺制备成粘结磁体后发现,大铸锭制备的磁体性能略高于小铸锭,同时大铸锭不同部位制备的磁体性能相差约为10%.对于此成分合金,21m/s的快淬速度与700℃×10min的退火工艺是一个较好组合,制备的粘结磁体的最大磁能积为61kJ/m3.     

Fe_(78)Si_9B_(13)/Ni层状复合材料的制备及其拉伸性能

采用脉冲电沉积的方法制备了Fe78Si9B13/Ni层状复合材料(Ni-Fe78Si9B13-Ni三层结构)。用SEM和TEM对层状复合的微观组织进行观察,Ni层的晶粒尺寸平均约为50 nm,非晶层和纳米Ni层具有良好的界面结合。Fe78Si9B13/Ni层状复合材料的室温断裂强度达到2090 MPa,断裂伸长率达到8.5%,其伸长率远大于单相Fe78Si9B13非晶带的伸长率(1.39%);在450℃高温拉伸,复合材料的延伸率达到了115.5%,远大于单相非晶带的高温延伸率(36.3%),实现了通过制备层状复合材料来提高非晶带塑性的目的。     

添加Co对Ti-Ni形状记忆合金组织和性能的影响

以400和600℃退火态Ti-49.8Ni和Ti-49.8Ni-1.0Co合金为对象,用示差扫描热分析仪、光学显微术、X射线衍射仪和拉伸试验研究了添加Co对退火态Ti-Ni形状记忆合金相变、组织和形状记忆行为的影响。结果表明,400℃退火态Ti-49.8Ni和Ti-49.8Ni-1.0Co合金冷却时皆发生A→R→M(A-母相,R-R相,M-马氏体)两阶段相变;加热时Ti-49.8Ni合金发生M→A一阶段相变,Ti-49.8Ni-1.0Co合金发生M→R→A两阶段相变;600℃退火态Ti-49.8Ni和Ti-49.8Ni-1.0Co合金冷却加热时皆发生一阶段AM相变。400℃退火态Ti-49.8Ni和Ti-49.8Ni-1.0Co合金的组织呈纤维状,塑性较差;600℃退火态合金的组织呈等轴状,塑性良好。Ti-49.8Ni合金室温组成相为马氏体,呈形状记忆效应;Ti-49.8Ni-1.0Co合金的室温组成相为母相B2,呈超弹性特性。退火时间对Ti-Ni合金的组织和性能影响不大,合金的相变温度随退火时间延长缓慢升高。形变温度显著影响Ti-Ni合金的超弹性特性,随形变温度升高合金的超弹性应力增加,超弹性滞回面积减小。     

9Ni钢组织演变、合金元素配分及增韧机理的研究

为了研究9Ni钢热处理过程中的组织演变和合金元素配分对强韧化的影响,采用QT(Quenching+Tempering)和QLT(Quenching+Lamellarizing+Tempering)工艺对9Ni钢进行了热处理,并详细分析了热处理过程中组织和成分配分的变化规律.结果表明:奥氏体化淬火后存在极少量的残余奥氏体(γR),主要富C和Si.580℃回火1 h时,QT工艺条件下原奥氏体晶界上逆转奥氏体(γ’)能富C、Si、Mn和Ni元素,晶内的γ’中无明显Ni和Mn富集;QLT处理后,合金元素发生了配分,所有富合金元素相中均富集C、Si、Mn和Ni元素.两相区保温后实现增韧归因于:板条马氏体基体的大角度晶界比例增加、晶粒细化;组织结构得到优化;增加了γ’形核点,使得γ’量增加,导致马氏体基体净化程度进一步提高.     

Cr/Mo比对FeCoMoCrZr非晶合金晶化过程及磁性能的影响

采用单辊急冷法制备了一系列不同Cr/Mo比的FeCoMoCrZr非晶薄带,并对该系非晶合金进行等温热处理。用XRD和VSM研究Cr/Mo比的变化对(Fe0.58Co0.42)73Mo17-xCrxZr10系非晶合金晶化过程和磁性能的影响。结果表明,x在9~17之间变化时,所制备的合金薄带为非晶结构;(Fe0.58Co0.42)73Mo5Cr12Zr10非晶合金的晶化过程为:Am→α-Fe(Co)+CrFe4+Fe23Zr6+Cr2Mo,(Fe0.58Co0.42)73Cr17Zr10非晶合金的晶化过程为:Am→α-Fe(Co)+Am′→α-Fe(Co)+CrFe4+Fe3Ni2+未知相;Cr/Mo比例的增加降低了合金的热稳定性,促进了退火后α-Fe(Co)相的析出。两种合金的饱和磁化强度Ms随退火温度的变化趋势相同但幅度不同,在低于晶化峰值温度Tp退火,(Fe0.58Co0.42)73Mo5Cr12Zr10合金的Ms随退火温度的升高缓慢上升;而(Fe0.58Co0.42)73Cr17Zr10合金的Ms随退火温度的升高快速大幅上升。     

循环流化床锅炉风帽合金的组织及抗高温氧化性能研究

针对循环流化床锅炉风帽的严重高温氧化腐蚀问题,研制出适用于风帽的高温合金AN1(Cr23Ni32MoNb),结合金相(OM)、X射线衍射(XRD)、场发射扫描电镜(FE-SEM)、能谱(EDS)等分析方法对风帽试样的微观组织和高温氧化性能进行了研究,并与25-20钢和316钢进行对比分析。结果表明,AN1铸态组织为典型的树枝状晶结构,由奥氏体基体和Cr23C6、NbC等晶间碳化物组成,固溶处理后,枝晶结构基本消失;1000℃氧化100h,AN1的高温氧化抗力分别为25-20钢和316钢的2.2和3.8倍;AN1氧化实验后的表层相结构主要由γ奥氏体、Cr2O3和Cr与Mn的复合氧化膜组成。     

焦耳-应力退火对Co基薄带巨磁阻抗的影响

采用焦耳-应力退火处理了Co_83.2Fe_5.2Si_8.8B_2.8非晶薄带,利用阻抗分析仪和磁光克尔效应显微镜分析了焦耳-应力退火前后Co基薄带的巨磁阻抗效应和磁畴结构。结果表明,经焦耳-应力退火后,薄带的GMI效应得到提高,24.5 MPa焦耳-应力退火后,0.4 MHz时,薄带的最大阻抗变化率达到47.6%,1 MHz时,其磁场响应灵敏度达到280.2%/(kA/m)。磁畴观察发现,随退火过程中拉应力的施加,薄带表层横向带状畴内部逐渐形成细小纵向畴,同时横向带状畴逐渐向纵向偏转,表明对于具有负磁滞伸缩系数的Co基薄带,焦耳-应力退火可以促进薄带内衍生纵向细畴,且纵向拉应力的施加,增强了薄带的纵向各向异性。因此,焦耳-应力退火改善了薄带的低频纵向驱动GMI效应,磁场响应灵敏度也大幅度提高。     

新型三元锂离子正极材料Li_2Ru_(1/3)Co_(1/3)M_(1/3)O_3的合成及其电化学性能

利用高温固相反应法制备了新型三元锂离子电池正极材料Li2Ru1/3Co1/3M1/3O3(M=Mn、Ni、Fe)。通过X射线衍射技术和电化学性能测试对Li2Ru1/3Co1/3M1/3O3的微观结构及其电化学性能进行了表征。研究结果表明,Li2Ru1/3Co1/3Ni1/3O3和Li2Ru1/3Co1/3Fe1/3O3为六方层状结构,空间群为R-3M,而Li2Ru1/3Co1/3Mn1/3O3保持了单斜结构;电化学性能测试表明Li2Ru1/3Co1/3Mn1/3O3的电化学性能优于掺杂Fe和Ni的三元材料,该材料具有良好的循环性能,在电流密度为16 m A/g情况下,首次充电容量达到190 m Ah/g,首次放电容量为171 m Ah/g,50次循环后容量保持率为98%。     

A2B7型La0.3Y0.7Ni3.4–xMnxAl0.1储氢合金微观结构和电化学性能研究

采用真空电弧熔炼和均匀化退火制备La0.3Y0.7Ni3.4-xMnxAl0.1(x=0~0.5)储氢合金,采用不同方法系统研究了Mn元素对合金微观结构、储氢和电化学性能的影响规律和作用。结果表明,退火合金微观组织与Mn含量关系密切,提高Mn含量有利于合金组织形成Ce2Ni7型相,当x≥0.3时,合金形成Ce2Ni7型结构单相组织。随Mn含量增加, Ce2Ni7型主相晶胞参数a、c及晶胞体积V均依次增大,导致合金吸氢平台压从0.079 MPa降至0.017 MPa,储氢量达到1.268wt%~1.367wt%。添加Mn元素能显著改善合金的电化学性能,x=0.1的合金电极的放电容量最高(390.4 mAh·g^-1);x=0.15和0.5的合金电极的容量保持率S100分别为86.1%和88.5%,具有较好的循环稳定性。上述合金电极的高倍率放电性能HRD900为71.53%~87.73%。分析结果表明,合金电极反应动力学过程由电极/溶液界面的电子转移与体相中的氢原子扩散共同控制。