磁控溅射Pd膜对Zr70Fe5.4V24.6合金吸/放氢性能的影响

采用磁控溅射技术在Zr70Fe5.4V24.6(质量分数,%,下同)合金基体上沉积Pd膜。研究磁控溅射沉积Pd膜的生长特性和显微组织及Pd膜对Zr70Fe5.4V24.6合金吸/放氢性能的影响规律。结果发现,在Zr70Fe5.4V24.6合金基体上磁控溅射沉积的Pd膜具有fcc结构并在(111)晶面有明显的择优取向。对镀膜后合金吸/放氢性能的测试结果表明,磁控溅射沉积Pd膜对Zr70Fe5.4V24.6合金的活化性能及吸氢动力学无显著影响。沉积Pd膜后Zr70Fe5.4V24.6合金可逆吸氢量H/A由0.63增至1.20,吸氢平台增长量约为90%。氢化物形成焓绝对值的平均值增大约77%,生成熵的平均值增大约56%,沉积Pd膜后的合金与氢结合所形成的氢化物更稳定。     

微结构对Zr0.7Ti0.3V2合金氢化过程的影响

采用SEM、EDS及XRD等分析手段研究Zr0.7Ti0.3V2合金的微观组织及相结构,通过定容法于673-823 K 测试合金的吸氢性能.结果表明:合金吸氢前主要由C15型ZrV2相、α-Zr及具有BCC结构的富V的固溶体相组成,吸氢后生成V16Zr8H36.29、ZrH1.801和VH2.01等3种氢化物;压力-组成-温度(PCT)曲线显示,合金吸氢曲线具有较宽且平坦的平台特征.BCC相改善了吸氢动力学性能,HCP相使吸氢PCT曲线平台宽化,合金的多相结构有助于改善其吸氢性能.     

ZrV2的贮氢及超导性能研究进展

对贮氢合金ZrV2的制备工艺，贮氢性能，氢在合金中的位置和分布以及ZrV2的超导行为研究进行了综合评述。ZrV2是一种金属间化合物，它制备工艺一般采用先熔炼然后进行各种热处理的方法。ZrV2具有许多独特的贮氢性能如吸氢量大，平衡压低，不需要活化以及吸氢后无相变等。氢在不同密度、不同温度下可分布于晶格的三种间隙中，低温下氢还将重新分配其在间隙中的位置形成不同的相和特殊的结构。ZrV2还是一种超导材料，C15型ZrV2的超导转变温度为Tc～9K。     

ZrVxFe（2-x）合金的制备及其显微组织

利用非自耗真空电弧熔炼技术,制得了Zr系吸氢合金ZrVxFe(2-x)合金,其中x=0.2、0.3、0.4、0.5。采用SEM、EDS并结合XRD分析了合金的显微组织。结果表明,合金主要由ZrFe2(V)和ZrV2(Fe)两相组成,在熔炼过程中,Zr首先析出,随后ZrFe2(V)和ZrV2(Fe)开始形核并析出;随着合金成分中V含量的增加,ZrFe2(V)相的含量减少,ZrV2(Fe)相的含量增加。     

Zr0.9Ti0.1V2合金循环吸放氢稳定性

研究了Zr0.9Ti0.1V2合金的循环吸放氢性能。合金在吸氢P-C-T曲线的特征区域内具有良好的循环吸氢稳定性,在P-C-T曲线的吸氢平台区（H/A为0.5左右）、吸氢形成氢化物初始阶段（H/A为1~1.2）、吸氢形成氢化物中间阶段（H/A为1.4左右）吸放氢循环测试中,每组循环内合金的吸氢量差别非常小,循环吸氢稳定性很好。经过70次吸氢循环后,合金的吸氢量可以恢复到1.957 (H/A),合金的粉碎程度很低,表明合金具有良好的循环吸氢能力     

Zr65Al7.5Ni10Cu17.5和Zr65Al10Ni10Cu15合金的非晶和晶态薄带吸氢行为研究

研究两种不同成分具有较大过冷液相区的四元合金Zr65Al7.5Ni10Cu17.5和Zr65Al10Ni10Cu15，非晶和晶态薄带吸氢行为，结果表qt两种薄带的吸氢量均随着温度的升高而增大，非晶薄带的吸氢量要小于同等条件下的晶态薄带的吸氢量且只有在673K吸氢后形成了氢化物，Zr65Al7.5Ni10Cu17.5非晶和晶态薄带吸氢后分别生成了Zr2NiH4.7和ZrH2；而Zr65Al10Ni10Cu15非晶和晶态两种薄带最后生成的氢化物同为ZrH2。     

Zr-二十面体准晶-十次准晶伪三元系中非晶的形成

分析了块状非晶与稳定准晶结构上的异同点，选择两种稳定准晶(二十面体准晶和十次准晶)相互混合，在保持准晶二十面体基本结构单元的基础上，增加元素组成的混乱度，再添加有利于形成高配位多面体的元素Zr，用急冷方法制备出非晶合金．对此非晶合金的热力学测试表明，该非晶形成能力和稳定性与Inoue的Zr65Al7.5Cu17.5Ni10非晶相近．     

不同Co含量Mm（NiCoMnAl）5贮氢合金的低温放电特性

用电化学方法研究了-40℃条件下Co含量对AB5型贮氢合金的放电容量、氢化物分解的稳定性及氢在贮氢合金中的扩散系数等的影响。结果表明：随Co含量的增大，晶胞体积增大，氢化物分解的焓变增大，低温放电容量减小。氢扩散是影响贮氢合金的低温放电性能的重要因素。     

Pd替代对Ti-Zr-Ni准晶合金中的相形成与稳定性影响（英文）EI北大核心CSCD

Pd能用来作为添加元素改善Ti-Zr-Ni准晶合金的吸氢性能,但是Pd添加的作用机制仍然不清楚。本工作通过采用XRD、TEM、DSC分析技术研究了Pd在Ti45Zr38Ni17和Ti40Zr40Ni20两个合金中对Ti、Zr的替代行为。结果显示：在前1个合金中,替代4%-6%（原子分数,下同）Ti或4%Zr能够确保纯二十面体准晶形成;在后一个合金中,替代3%-4%Ti或3%以下Zr才能形成纯二十面体准晶。这说明Ti具有更高的替代极限。Ti39Zr38Ni17Pd6与Ti36Zr40Ni20Pd4两个衍生准晶合金在400℃温度下退火会转变为晶体相,而它们的初始准晶合金Ti45Zr38Ni17和Ti40Zr40Ni20在400℃仍然结构稳定,这反映出添加Pd后准晶合金的热力学稳定性变低。这种替代趋势和准晶稳定性的降低很可能归功于Pd具有适宜的原子尺寸。     

Laves相合金氘化物Ti0.68Zr0.32MnCrD3.0中氘占位的中子衍射研究

利用中子衍射和XRD技术,结合Reitveld拟合和Fourier变换,对Laves相零基体合金Ti0.68Zr0.32MnCr的氘化物中氘的占位特征进行了研究.氘化物Ti0.68Zr0.32MnCrD3.0的中子衍射谱除Bragg衍射峰外,还出现明显的漫散射包,而相应的XRD谱却只呈现衍射峰,未发现漫散射包.对衍射谱与相应的RDF分析表明,这种C14型Laves相氘化物中只有部分氘原子随机不饱和地分布在确定的4种A2B2四面体间隙位置,并形成长程有序结构,这部分氘原子在6h1和12k位的占位系数比6h2和241位大.而氘化物中的另一部分氘原子并不是随机分布,而是不同程度地偏离间隙中心的位置,形成比长程有序结构更大的氘原子间距的短程有序结构.短程与长程有序的氘原子共同形成沿着合金六方晶格的c轴在Ti/Zr原子周围的四面体间隙聚集的网格团簇结构.这种偏离有序位置的团簇结构是大量氘原子在晶格间隙中聚集所造成的.     

LaNi5最大储氢量的晶体结构分析

在对LaNi5晶体结构进行分析之后，认为一个晶胞是由3个十二面体，9个八面体，6个六面体和36个四面体所组成。四面体间隙太小，不能储存氢原子。这样，一个晶胞内可以储存18个氢原子，氢原子与金属原子比为H／M=1。LaNi5最大储氢量为1．379％。     

Zr—Ni非晶态合金最大储氢量的计算

根据非晶态合金的菱面体单元结构模型,结合氢在Ｚｒ－Ｎｉ非晶态合金中存在于３ＺｒｌＮｉ及４Ｚｒ４面体间隙的实验结果,通过计算每个菱面体系单元中符合要求的４面体数的方法,计算出各种不同Ｚｒ含量时,Ｚｒ－Ｎｉ非晶态合金在Ｚｒ原子高度聚集态及Ｚｒ原子均匀分布态的氢含量,并描绘出２种极端状态下的最大储氢量ＭＨｍａｘ及ＭＨ０随合金成分的变化曲线。     

ZrMn2合金及其氢化物的电子结构与成键特性的第一原理研究

采用基于密度泛函的赝势平面波方法，对ZrMn2贮氢合金及其氢化物的电子结构进行计算，并分析成键特性，结果表明，在ZrMn2合金中，Mn（2）原子之间的相互作用强于Mn原子与Zr原子之间的相互作用，Mn（2）-Mn（2）原子间存在明显的共价作用，但在吸氢（H）后，Mn（2）-Mn（2）相互作用明显减弱．H与Zr之间在c轴方向的键合力较弱，当H原子进入吸氢四面体后所引起的晶格膨胀导致Zr原子易于向外移动，使得c轴的膨胀大于α轴的膨胀．     

TEM investigations on hydrogen induced phase transformation in Ti-6Al-4V alloys

The TEM and HRTEM were utilized to investigate the phase transformation of hydrogenated Ti-6Al-4V alloys (0 wtpct-0.9 wt pct H) treated by annealing and quenching from β field. The results indicate that the orthorhombic α' martensite and β phase appear progressively with the increase of hydrogen concentration. On the other hand, hydrides with sizes of 2-5 nm are observed in the specimens containing more than 0.6 wt pct hydrogen. The formation of α' and twins can be attributed to the internal stress caused by solid solution of hydrogen and hydrides precipitation.     

VQ2(Q=H, D, T)热力学氢同位素效应的理论研究

基于量子力学第一性原理,采用赝势平面波函数与密度泛函结合的方法,计算并研究V、VH2、VD2、VT2体系的晶格动力学特征及热力学函数,采用热力学方法分析钒吸氢生成VQ2(Q=H,D,T)的热力学同位素效应。晶格动力学性质研究表明,VQ2的热力学同位素效应主要是氢同位素在钒晶格中的振动频率不同导致的。VQ2生成反应在10～1000K的温度范围内标准吉布斯自由能变由-50kJ·mol-1近似线性上升至140kJ·mol-1。平衡压力与温度关系表明,在高于常温的条件下,平衡压力随温度急剧升高;钒吸附氢同位素生成二氢化钒在整个温度范围内均表现为负同位素效应。     

快速凝固富钛Ti-V合金的微观组织和储氢性能

研究目的在于优化Ti0.8-0.9V0.2-0.1二元合金的相结构成分、微观组织和储氢性能。该合金主要用于从含有大量一氧化碳的高温气态混合物中吸收氢气。Ti0.8-0.9V0.2-0.1合金中的α-（HCP）和β-（BCC）相在纯氢气中基于氢化作用,形成单相FCC结构的氢化物,此过程与合金的化学成分无关。同步辐射X射线衍射的原位分析表明,在含有氢气和10%一氧化碳的混合气体中,只有β相转变成相应的氢化物。快速凝固（RS）处理细化了Ti0.8V0.2和Ti0.9V0.1合金的晶粒组织,而且,快速凝固处理增加了Ti0.9V0.1合金中的β相,其所占比例是普通熔铸条件下的两倍。扫描电子显微镜（SEM）分析表明,Ti0.9V0.1合金含有片状组织,层片的厚度约为300nm。热脱附谱（TDS）显示,微观组织的细化可以加快氢脱附的动力学过程。     

Synergistic effect between Laves phase and Zr Ni phases in Zr(MnVNi)_2 hydrogen storage alloys

１　ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮＴｈｅＡＢ２ｔｙｐｅＺｒｂａｓｅｄＬａｖｅｓｐｈａｓｅｈｙｄｒｏｇｅｎｓｔｏｒａｇｅａｌｌｏｙｓｈａｖｅｂｅｅｎｓｔｕｄｉｅｄｅｘｔｅｎｓｉｖｅｌｙｄｕｅｔｏｔｈｅｉｒｈｉｇｈｃａｐａｃｉｔｙ，ｌｏｎｇｃｙｃｌｅｌｉｆｅｔｉｍｅａｎｄｔｈｅｐｏｔｅｎｔｉａｌｔｏｂｅｃｏｍｅａｐｒｏｍｉｓｉｎｇｃａｎｄｉｄａｔｅｆｏｒＡＢ５ｔｙｐｅａｌｌｏｙｓｉｎＮｉＭＨｂａｔｔｅｒｉｅｓ［１，２］．ＵｎｌｉｋｅｔｈｅｃｏｍｍｏｎＡＢ５ｔｙｐｅｈｙｄｒｏｇｅｎｓｔｏｒａｇ…     

金属氟化物改善MgH2体系解氢性能的机制

采用基于密度泛函理论的Dmol4.1程序包,通过计算替换Mg、形成Mg空位、体系移走H原子所需能量及电子结构的改变,对金属氟化物改善MgH2体系解氢性能的机制进行探讨.结果发现:形成Mg空位所需能量明显高于Fe、Ti、Zr、V、Ni、Nb、Cr、Cu替代Mg所需能量,与形成Mg空位相比,低温下替代Mg更利于MgH2体系解氢:NiF2、NbF5、ZrF4作为催化剂利于MgH2体系解氢,理论计算的强弱顺序与实验结果一致:NiF2、NbF5、ZrF4金属氟化物改善MgH2体系解氢性能主要在于NiF2中的Ni、NbH中的Nb、ZrH2中的Zr分别替代MgH2中的Mg,加速了化学反应:NiF2+3MgH2=MgF2+Mg2NiH4、2NbF5+5MgH2=5MgF2+2NbH+4H2、ZrF4+2MgH2=2MgF2+ZrH2向右进行,使结构稳定的MgH2发生转变生成了Mg2NiH4、NbH和ZrH2等氢化物.电子态密度的进一步分析结果发现:Ni、Nb、Zr替代MgH2体系中的Mg,使超胞中心原子与其周围第1、2近邻H原子组成的八面体区域,成键的总电子数在费米能级以下按Ni、Ti、Zr的替代顺序增多,表明对应MgH2体系的结构稳定性按Ni、Ti、Zr的替代顺序增强,而解氢按Ni、Ti、Zr的替代顺序在下降,较好解释了NiF2、NbF5、ZrF4利于MgH2体系解氢,理论计算的强弱顺序与实验结果的一致性.     

LaNi5-H体系计算机模拟

采用CASTEP软件,应用总能赝势方法对LaNi5与氢相互作用体系进行了模拟计算.计算中设置赝势为超软赝势,对交换关联能项采用广义梯度近似(GGA),对电子采用自旋极化处理.每个体系均采用完全的结构优化来计算平衡时的体系总能量.计算结果表明,氢原子在钯晶格中最有利位置是八面体间隙位,空位反而不利于氢原子占据.LaNi5H中氢原子在LaNi5晶格中最有利的位置是由2La2Ni组成的四面体间隙位.