TiFe_(0.86)Mn_(0.1)合金与MlNi_(4.5)Al_(0.5)合金分离氢中氪、氙气体性能的比较

本文用TiFe_(0.88)Mn_(0.1)与MlNi_(4.5)Al_(0.5)合金作为分离材料,分离混合气体氢中的氪、氙。实验证明:TiFe_(0.88)Mn_(0.1)与MlNi_(4.5)Al_(0.5)合金中,当放氢量为总储氢量的5％时均能达到<1ppm氪或氙的纯度。MlNi_(4.5)Al_(0.5)合金的分离效果优于TiFe_(0.86)Mn_(0.1)合金。经过二级分离,分离效果将会更好。     

置换型LaNi_5氢化物活化生成—分解循环时动力学性质的演变

用高精度示差容积法在三元化合物LaNi_5,LaNi_(4.9) Cu_(0.1),La Ni_(4.9) Ti_(0.1)和La Ni_(4.9) Al_(0.1)系的5mg试样上进行了动力学研究,温度范围是288-308K,压力范围是200-0.5MPa。合金在感应炉水冷铜坩埚中氩气氛下用纯组元熔制。经均匀化处理后,除LaNi_(4.9)Ti_(0.1)之外(晶界出现析出物),所有试样是单相。     

钒基储氢电池合金的超声铸造工艺优化

采用不同的超声振动频率和浇注温度参数,对V_3Ti_(0.56)Cr_(0.1)Mo_(0.1)钒基储氢电池合金试样进行了超声铸造,并进行了储氢性能和电化学循环性能的测试与分析。结果表明:与95 Hz相比,超声振动频率55 Hz使试样的最大吸氢量增大了65%,放电容量衰减率减小了61%;与1 830℃相比,浇注温度1 920℃使试样的最大吸氢量增大了71%,放电容量衰减率减小了63%。试样的储氢性能和电化学循环性能随超声振动频率和浇注温度增加而先提高后下降。V_3Ti_(0.56)Cr_(0.1)Mo_(0.1)钒基储氢电池合金的超声振动频率和浇注温度参数分别优选为55 Hz和1 920℃。     

V2Ti0.5Cr0.5Ni1-xMnx(x=0.05～0.2)储氢合金结构和电化学性能研究

为了研究V基储氢材料的结构和电化学性能,采用真空感应电弧炉熔炼了V_2Ti_(0.5)Cr_(0.5)Ni_(1-x)Mn_x(x=0.05～0.2)储氢合金,并分析该储氢合金电极的微观形貌和电化学性能。结果表明,储氢合金主要由体心立方(BCC)结构的钒基固溶体主相和部分TiNi第二相构成。电化学测试表明,当合金电极中Mn替代Ni的量逐渐增加,储氢合金电极的高倍率放电性能、最大放电容量和交换电流密度逐渐增大,当x=0.2时,合金放电容量最大值为429.3 mAh/g,高倍率放电性能为55%,交换电流密度为52 mA/g,而储氢合金电极的循环稳定性能降低。     

用富镧混合稀土合金(MlNi_(4.5)Al_(0.5))分离氢中氪、氙的研究

在文献〔1〕的基础上,本文简要叙述了 M1Ni_(4.5)Al_(0.5)合金在不同温度下分离氢中氪、氙的情况,当温度为353K 时,分离浓度随放氢量的变化以及 M1Ni_(4.5)Al_(0.5)合金与 TiFe_(0.86)Mn_(0.1)合金分离性能的比较。     

Al_3Ti_3CoCrCu_(0.5)FeMoNi高熵合金激光涂层的研究

使用激光熔覆制作了单相组成的Al_3Ti_3CoCrCu_(0.5)FeMoNi合金涂层,通过退火处理使基体相析出二元金属间化合物,使用SEM、XRD、显微硬度计分析了涂层的组织形貌、相结构和硬度。结果表明,激光熔覆制得的Al_3Ti_3CoCrCu_(0.5)FeMoNi涂层由BCC单相组成,显微硬度为905.2HV;在500℃以下退火处理,涂层的相组成不变。700℃以上退火,涂层从BCC相中析出二元金属间化合物Al_3Ti_3相,析出相随退火温度升高逐渐长大。涂层硬度随退火温度的升高先降低后逐渐升高,Al2Ti3相析出导致涂层硬度升高。经过900℃退火后,涂层硬度达到938.8HV,超过了未退火时涂覆态的硬度。     

氢化钛-石油焦制备Al-Ti-C-Ce母合金显微组织及其凝固机制研究

采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)等现代检测分析方法,研究了由TiH_2-石油焦-铝铈合金与铝液制备的不同Ce含量的Al-Ti-C-Ce母合金的显微组织,结果表明:Al-Ti-C-Ce母合金由α(Al),(TiC),(TiAl_3),(Ti_2Al_(20)Ce)相组成; Al-Ti-C-Ce母合金铸样晶界为连续的共晶组织,晶内分布着大量的粗大第二相组织,晶界共晶和晶内第二相中均含有Ti_2Al_(20)Ce相。部分大颗粒第二相组织为复合结构,复合晶粒内部存在颜色较深的α(Al)+Ti_2Al_(20)Ce+(TiC)的包晶组织。线分析结果表明:第二相粒子中,元素C的分布相对均匀,粒子内部C, Al含量相对较低, Ti, Ce含量相对较高, Ce的分布显著高于粒子外部区域;具有复合结构的第二相中所包含的粒子区域, Ti, C含量极高,而Al, Ce含量较低。合金在凝固过程中, TiC粒子作为晶核优先析出, TiAl_3相通过TiC粒子形核,并与游离的Ti, Ce发生包晶反应生成Ti_2Al_(20)Ce相,多余Ce原子会与晶界处的TiC, TiAl_3的复合粒子反应生成TiC, Ti_2Al_(20)Ce复合粒子。含Ti, C, Ce的复合粒子作为领先相优先析出,细化Al-Ti-C-Ce母合金晶粒。     

电铝热还原电炉钛渣制备Ti-Al-xFe-ySi合金

利用攀枝花产的电炉钛渣铝热还原一步合成Ti-Al-xFe-ySi多元合金,探索CaO对渣金分离、合金收率及钛收率的影响。当CaO/Al=1.1时,制备的熔渣主要生成了低熔点Al_2O_3·CaO和7Al_2O_3·12CaO相,渣金分离效果最好。合金收率达到62%,Ti收率达到92%,合金中氧含量仅为1.32%。制备的合金主要物相为TiAl_3、TiAl相,而渣中还原出来的Fe替代了TiAl3中的部分Ti形成了Al_3Ti_(0.75)Fe_(0.25)物相,而Si主要与合金中的Ti结合生成了Ti5Si3相,合金中还含有少量的碳与TiAl和TiSi相形成了Ti_3SiC_2和Ti_2AlC新相。     

新型钒基新能源汽车电池合金的储氢性能与电化学研究

对汽车电池用铸造钒基V_3TiNi_(0.56)合金和V_3TiNi_(0.56)Y_(0.1)Co_(0.1)新型合金试样进行了铸造试验,并进行了储氢性能、电化学性能和显微组织的测试与分析。结果表明:与V_3TiNi_(0.56)合金相比,V_3TiNi_(0.56)Y_(0.1)Co_(0.1)新型合金的最大吸氢量从3.13%增大到3.88%,充放电循环20次后放电容量保有率从23%增大到91%,合金的枝晶臂细化、枝晶间距变小,合金的储氢性能和电化学性能得到明显提高。合金元素Y和Co的添加,有利于提高汽车电池用铸造钒基V_3TiNi_(0.56)合金的储氢性能和电化学循环稳定性能。     

新技术与成果

储氢合金及其制造的电极本发明提供一种储氢合金,其组成(重量%)包含25—45%Zr,1—12%Ti,10—20%Mn,2—12%V,0.5—5%至少一种稀土元素,任选的0.1—4%Hf,选自氢,氢+氧和氧中的一种或几种,余为Ni(25%或更     

Mn,Al元素替代对A_2B_7型La-Y-Ni储氢合金的影响

采用高频感应熔炼法制备了A_2B_7型LaY_2Ni_(10.5-x)(MnAl)_x, LaY_2Ni_(10.5-0.8x)Mn_(0.5x)Al_(0.3x), LaY_2Ni_(10.5-0.6x)Mn_(0.5x)Al_(0.1x)(x=2.0, 1.5, 1.0)储氢合金,在Ar气氛和925℃下对铸态合金进行退火处理,通过X射线衍射(XRD)和电化学测试等分析方法系统研究了Mn, Al部分替代Ni元素对合金相结构和电化学性能的影响。研究结果表明:合金由Ce_2Ni_7相、 Gd_2Co_7相、 LaNi_5相、 PuNi_3相和Ce_5Co_(19)相组成,随着Mn, Al替代量的降低,合金中的Gd_2Co_7相含量减少至消失, Ce_2Ni_7相含量增加,各相晶胞体积减小。电化学P-C-T曲线显示不同吸氢态造成的双平台现象,随着Mn, Al替代量的降低,合金吸放氢坪台压升高,平台区域变宽。电化学性能测试表明,随着Mn, Al替代量的减少,合金的最大放电容量,倍率性能和循环性能明显提高。合金高倍率性能的提升主要与合金中Gd_2Co_7相含量降低和Ce_2Ni_7相的增加有关。     

稀土Ce添加量对钒基储氢合金显微组织和电化学性能的影响

为改善镍氢电池负极材料的循环稳定性,通过真空电弧熔炼制备了V2Ti0.5Cr0.5NiCex(x=0～0.10)钒基储氢合金,分析了添加不同含量稀土Ce对储氢合金微观组织和电化学性能的影响.结果 表明,V2Ti0.5Cr0.5NiCex(x=0～0.10)储氢合金主要由呈BCC结构的钒基固溶体主相和TiNi第二相构成;...     

废SCR钛基脱硝催化剂铝热还原重熔制备含铬钛铝基合金的试验研究

首次利用废选择性催化还原(SCR)脱硝催化剂为原料,采用铝热还原—重熔法进行了Ti-Al基合金制备的试验研究,并通过添加不同含量的Cr元素,研究Cr对合金微观组织、物相组成及性能的影响。通过X射线衍射(XRD)和能谱(EDS)分析,发现未添加Cr元素的合金中所观察到的相主要由Ti_(0.8)V_(0.2)Al_3、TiAl_2、Ti_3Al、TiAl等钛铝金属间化合物,Ti_5Si_3、TiSi_2等钛硅化合物,CaAl_4O_7、Ca_2AlSiO_(5.5)等氧化物组成。添加Cr元素可降低高铝型钛铝化合物的形成,减少钙铝氧化物含量,形成含铬元素的Ti_(0.25)Cr_(0.08)Al_(0.67)相,增加Ti_3Al与TiAl类物相的生成。通过Pandat热化学软件的物相衍变计算得出,Cr的添加可大幅度降低Al_3(Ti,V)的相比率,降低一定量的(Ti,Cr)_5Si_3相比率,同时增加TiAl相的形成。硬度测试结果表明,随Cr含量的增加,合金硬度整体呈上升趋势。这可能是由于等轴晶TiAl类物相的均匀分布和(Ti,W)_5Si_3相的减少所导致的。     

石墨烯复合及Y替代La对AB_5型储氢合金电化学性能的影响

用熔炼法制备储氢合金La Ni_(3.55)Mn_(0.4)Al_(0.3)Co_(0.75)及Y掺杂储氢合金La0. 9Y0. 1Ni3. 55Mn0. 4Al0. 3Co0. 75,并用球磨法将La0. 9Y0. 1Ni3. 55Mn0. 4Al0. 3Co0. 75与石墨烯复合制得复合储氢材料。各样品的电化学性能测量发现,用Y部分替代La可以提高储氢合金La Ni_(3.55)Mn_(0.4)Al_(0.3)Co_(0.75)的最大放电容量、循环稳定性和高倍率放电特性。复合石墨烯后样品La0. 9Y0. 1Ni3. 55Mn0. 4Al0. 3Co0. 75-石墨烯的电化学性能进一步提升,其最大放电容量达到290 m Ah/g,60次循环后电极的容量保持率为85. 7%,样品的高倍率放电性能表现出色,放电电流在900 m A/g时容量保持率为80. 4%是La Ni_(3.55)Mn_(0.4)Al_(0.3)Co_(0.75)样品的1. 5倍。     

影响Nb替位掺杂γ-TiAl基合金延性的电子性质因素

采用基于密度泛函理论的第一性原理方法,计算研究了影响Nb替位Ti(或Al)掺杂,且浓度为1.85%,2.78%,4.17%,6.25%(原子分数,下同)的γ-Ti Al合金延性的电子性质因素。结果显示,Nb替位掺杂具有较好的能量稳定性,且不同掺杂浓度引起的晶格参量的改变不同。当Nb替代Al原子且掺杂浓度为1.85%~4.17%时,合金的轴比将会减小更接近于1,此时合金的延性改善效果明显,就所研究的晶胞模型而言,Ti_(12)Al_(11)Nb合金的延性最佳。故以掺杂浓度为4.17%的Ti_(12)Al_(11)Nb和Ti_(11)Nb Al_(12)合金为例,研究掺杂Nb改善γ-Ti Al基合金延性的电子结构因素。研究结果表明:在该掺杂浓度情况下,Nb替代Al原子使Ti 4s→3d,Al 3s→3p的电荷转移明显减少,Al p-Ti d轨道杂化作用减弱,形成金属键的自由电子数量增多,金属性增强,合金延性得到改善;Nb替代Al原子掺杂会使合金的共价性减弱,且化学键Al-Al,Ti-Ti和Al-Ti强度明显趋同,这将会显著提高γ-Ti Al基合金的各向同性程度,从而使该类合金的延性得以改善。     

急冷对Ti_(0.32)Cr_(0.345)V_(0.25)Fe_(0.03)Mn_(0.055)合金储氢性能的影响

为了研究急冷对储氢合金残余氢量的影响,利用真空电弧熔炼炉和铜模喷铸制备了Ti_(0.32)Cr_(0.345)V_(0.25)Fe_(0.03)Mn_(0.055)合金,采用XRD、PCT(压力-容量-温度)、TG/DTA等手段分析了急冷对储氢合金吸放氢性能的影响。结果表明,铸态合金和急冷合金均由BCC固溶体主相和Laves第二相组成;急冷对首次吸氢动力学行为影响较大,由铸态时的化学反应控制变为急冷时的新相晶核形成长大控制;急冷后,合金吸放氢平台压得到提高,且吸氢起始点左移,但吸放氢滞后性增大。TG/DTA曲线表明,急冷并没有改变合金的残余氢量,但氢化物放氢温度升高。     

Au对Al-1.7Cu合金均匀化的影响

分别对Al-1.7Cu和Al-1.7Cu-Au(摩尔分数,%)合金铸锭在530℃/24 h条件下进行均匀化处理,采用X线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、X线能谱仪(EDS)和电子探针(EPMA)等对合金的形貌与结构进行观察与分析,研究微合金化元素Au对该合金均匀化过程的影响以及Au在铸态和均匀化态合金中的存在形式。结果表明:铸态Al-1.7Cu和Al-1.7Cu-Au合金均析出大量Al_2Cu相,但Al-Cu-Au合金还析出一定量的Al-Cu-Au相,该相主要沿晶界分布,其形貌与初生Al_2Cu相明显不同,为白色骨头状组织,化学计量比为Al_2(Cu_(0.5),Au_(0.5))均匀化后初生Al_2Cu相大部分回溶,而Al_2(Cu_(0.5),Au_(0.5))相为难溶相,只发生熔断球化,其中的部分Cu回溶,化学计量配比转变为Al_2(Cu_(0.25),Au_(0.75)):均匀化后Al-Cu合金的Cu完全固溶到Al基体中,而Al-Cu-Au合金中只有约90%的Cu固溶到Al基体中,约10%的Cu仍偏聚在Al_2(Cu_(0.25),Au_(0.75))相中。可见添加微量Au影响Al-Cu合金中Cu原子的扩散和偏聚情况。     

Mg_(10)Al_((7-x))Li_2Ti_x(x=0,1,2,3)合金的制备及储氢性能研究

在氩气保护下,采用机械合金化法制备Mg_(10)Al_((7-x))Li_2Ti_x(x=0,1,2,3)合金,并通过XRD、SEM以及DSC等手段对合金进行表征。结果表明,适量的Ti替代Al可以提高合金的吸氢量、降低合金的初始氢化/脱氢温度和提高合金氢化/脱氢动力学性能。Mg_(10)Al_((7-x))Li_2Ti_x(x=1,2,3)合金样品比Mg10Al7Li2合金的初始氢化温度都降低了62K,而初始脱氢温度则分别降低了77、98和59K。当Ti的替代量为x=2时,合金的综合储氢性能最好。     

La0.55Pr0.05NdxMg0.4-xNi3.3Al0.1(x=0.10～0.20)储氢合金的研究Ⅰ:相结构和气相吸放氢性能

中频感应熔炼法制备了La0.55Pr0.05NdxMg0.4-xNi3.3Al0.1(x=0.10、0.15、0.20)储氢合金.通过X射线衍射(XRD)和Rietveld方法分析了每个合金的相结构,分析结果表明,由于Nd/Mg比不同,三个合金的相组成不完全相同.同时应用扫描电镜(SEM)察了合金的形貌并结合能谱(EDS)方法测定了各相的组成,测定结果与XRD分析结果有所不同.La0.55Pr0.05NdxMg0.4-xNi3.3Al0.1(x=0.10、0.15、0.20)合金在313 K第一次吸放氢的P-C-T曲线显示出两个平台压力,分别对应于(La,Mg)2(Ni,Al)7相和La(Ni,Al)5相.合金的储氢容量随X值的增大先增加后减小,这种变化规律可能与合金中储氢相的丰度以及晶胞体积有关.该系列合金的吸/放氢动力学曲线表明,Nd含量适中的合金的吸/放氢动力学性能相对较好.     

粉末粒度对储氢合金电化学性能与气态储氢性能的影响

采用真空中频感应熔炼炉熔炼La_(0.67)Mg_(0.33)Ni_(2.5)Co_(0.5)合金,机械研磨成粉,分级过筛得到一系列不同粒度的合金粉末(平均粒度为10μm、53μm、77μm、119μm、196μm),通过XRD、SEM、激光衍射法等方法系统地研究分析了粉末粒度对储氢合金La_(0.67)Mg_(0.33)Ni_(2.5)Co_(0.5)气态储氢性能和电化学性能的影响。不同粒度合金气态吸放氢循环后都发生了不同程度的粉化,大颗粒以表面剥落的方式产生细粉,小颗粒以体断裂的方式粉化,小颗粒的抗粉化能力更强,电化学循环后,合金粉末粉化造成粉末掉渣形成孔洞。粒度越小,气态储氢孕育期越短,活化时间越短,电化学活化性能越好。随着合金粒度的减小,理论最大放电容量和实际测试的最大放电容量也随之减小,而理论容量发挥值却在增加。随循环次数增加,气态饱和储氢量和电化学放电容量急剧下降,小粒度合金循环寿命略好于大粒度合金粉。