混合动力汽车用镁基储氢合金制备与性能研究

研究了成分配比和热处理温度对La_xMg_((1-x))Ni_(3.5)(x=0.70,0.85)储氢合金的储氢性能、物相组成和显微形貌的影响,分析了影响合金储氢性能的影响因素。结果表明,铸态和热处理态La_xMg_((1-x))Ni_(3.5)(x=0.70,0.85)储氢合金的主要物相都为LaNi_5、(LaMg)Ni_3和(LaMg)_2Ni_7;当热处理温度为850和950℃时,储氢合金中的物相组成没有发生显著变化,但LaNi_5和(LaMg)Ni_3相存在向(LaMg)_2Ni_7相不断转变的趋势;经过850、900和950℃热处理后,储氢合金的吸氢平台和放氢平台均高于铸态的;900℃热处理,储氢合金的放氢动力学和放氢容量达到最优值,并且放氢速度最快。     

Mg基储氢合金的合金化与储氢性能

采用负压感应熔炼法制备了(La_(0.7)Mg_(0.3))Ni_x(x=2,2.5,3)储氢合金,对比分析了不同组分的快淬和铸锭(La_(0.7)Mg_(0.3))Ni_x储氢合金在退火前后的储氢性能、物相组成和显微形貌。结果表明,随着(La_(0.7)Mg_(0.3))Ni_x合金中Ni含量的增加,快淬储氢合金的放氢平台逐渐升高且变宽,放氢速率和放氢容量逐渐增加,(La_(0.7)Mg_(0.3))Ni_(2.5)合金的吸放氢平台压力适中;x=2.5时,铸锭储氢合金具有相对x=2时更宽和平整的吸放氢平台,且平台压更高,Ni含量的增加有助于提高(La_(0.7)Mg_(0.3))Ni_x储氢合金的放氢速率;铸锭和快淬(La_(0.7)Mg_(0.3))Ni_x储氢合金在铸态和不同温度退火态下的物相都由LaNi_5、(LaMg)Ni_3和(LaMg)_2Ni_7相组成,且随着退火温度升高,LaNi_5和(LaMg)Ni_3相有朝着(LaMg)_2Ni_7相转变的趋势。     

混合动力车电池用镁基储氢合金的制备及性能

采用铸锭法和快淬法制备了混合动力车电池用La0.7Mg0.3Ni3.5储氢合金,对比分析了两种制备工艺下La0.7Mg0.3Ni3.5储氢合金铸锭和薄片的储氢性能和物相组成,并研究了热处理温度对La0.7Mg0.3Ni3.5储氢合金储氢性能、物相组成和显微形貌的影响。结果表明:在放氢开始阶段,采用铸锭法和快淬法制备的储氢合金的放氢速率较为接近,随着时间的延长,快淬法制备的储氢合金薄片的放氢速率和放氢容量更大;储氢合金铸锭和不同温度热处理后的储氢合金都由LaNi_5和(LaMg)2Ni7相组成,(LaMg)2Ni7相的含量随着热处理温度的升高呈现先升高而后降低的趋势,在热处理温度为900℃具有最大值;采用快淬法制备的La0.7Mg0.3Ni3.5储氢合金薄片的物相组成为LaNi_5、(LaMg)Ni_3和(LaMg)_2Ni_7,经过不同温度热处理后(LaMg)Ni_3相基本消失;La0.7Mg0.3Ni3.5储氢合金铸锭经过热处理后的吸氢容量和放氢容量相对未经热处理的原始态储氢合金有所提高,在900℃时取得吸放氢容量最大值;La0.7Mg0.3Ni3.5储氢合金薄片热处理前后的吸放氢平台和放氢容量相近,在900℃时的放氢容量相比其它状态要略高。     

新能源汽车电极材料的制备与电化学性能研究

采用中频感应熔炼和退火工艺制备了La_(0.74)Mg_(0.26)Ni_(3.59)电极材料,研究了退火保温时间对电极材料物相组成、显微形貌和电化学性能的影响。结果表明,铸态和950℃/12 h退火态电极材料的主要物相为CaCu_5型LaNi_5相、3R-Ce_5Co_(19)型(LaMg)_5Ni_(19)相、3R-Gd_2Co_7型(LaMg)_2Ni_7相和2H-Ce_2Ni_7型(LaMg)_2Ni_7相。随着退火时间的延长,电极材料中的物相有由2H和3R型相结构朝着3R型相结构转变的特征;退火态La_(0.74)Mg_(0.26)Ni_(3.59)电极材料的最大放电容量、100周吸/放氢循环后电化学容量和100周吸/放氢循环后循环寿命都要大于铸态试样,退火处理后La_(0.74)Mg_(0.26)Ni_(3.59)电极材料的耐腐蚀性能得到明显提高。这主要与La_(0.74)Mg_(0.26)Ni_(3.59)电极材料中3R-Ce_5Co_(19)型(LaMg)_5Ni_(19)相和3R-Gd_2Co_7型(LaMg)_2Ni_7相的放电容量和结构匹配性高于Ca Cu_5型LaNi_5相有关。     

La_(1-x)Sc_(x)Ni_(3.5)合金储氢及电化学性能研究

采用真空电弧熔炼炉熔炼储氢合金La_(1-x)Sc_(x)Ni_(3.5)(x=0~1.0),且经真空退火炉1173 K退火1周。研究了Sc含量对该合金相结构、储氢及电化学性能的影响。结果表明,该合金组织均由La_2Ni_7、LaNi_5、LaNi和Sc_2Ni_7等相组成,随着Sc含量的增加,LaNi_5相逐渐减少,La_2Ni_7和Sc_2Ni_7逐渐增加。298 K下合金电极吸放氢平台压力逐渐升高,吸氢量呈先增后减趋势,x=0.3时最大吸氢量(0.651 wt%)、平台压力均适中。随x值增大,最大放电容量C_(max)和100次充放电循环容量保持率S100均呈先增加后减小的趋势.。x介于0.3~0.5时,电极综合电化学性能较好。合适的Sc含量并经退火热处理能有效改善合金电极循环寿命。但掺入过量Sc后,合金易形成难吸氢的Sc_2Ni_7相,这是电极容量不高的主要原因,这与PCT测试结果保持一致。     

退火热处理对Nd0.75Mg0.25(Ni0.8Co0.2)3.5储氢合金结构和性能的影响

采用中频感应熔炼制备Nd0.75Mg0.25(Ni0.8Co0.2)3.5储氢合金,在0.03 MPa氩气氛围进行退火,退火温度分别为850,900和950 ℃,保温时间均为7 h。分别对合金的电化学性能、气态储氢性能和合金的微观结构进行研究。结果表明,合金在退火热处理前后的相组成没有发生明显变化,主相均为Ce2Ni7型(Nd,Mg)2(Ni,Co)7相和CaCu5型NdNi5相。合金中晶粒尺寸随着退火温度的升高而增大,相界面则减少,退火消除晶格应力、增加成分均匀性、增加储氢容量;同时有部分Mg在热处理过程中损失导致储氢容量的下降。900 ℃热处理使得Nd0.75Mg0.25(Ni0.8Co0.2)3.5合金表现出较好的储氢性能,最大电化学放电容量为359 mAh/g,合金电极在100次循环后容量保持率为90.3%,气态储氢容量达到1.65%（质量分数,下同）。     

Ni-B-C对La_(0.94)Mg_(0.06)Ni_(3.49)Co_(0.73)Mn_(0.12)Al_(0.20)储氢合金电化学性能的影响

为提高新型AB_3型储氢合金La_(0.94)Mg_(0.06)Ni_(3.49)Co_(0.73)Mn_(0.12)Al_(0.20)的电化学性能,将球磨法制备的Ni-B-C粉末按不同质量分数添加到合金中。采用X射线粉末衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)分析合金的相结构和表面形貌。结果表明,添加Ni-B-C粉末后,合金相结构没有变化,仍由LaNi_5相和La_2Ni_7相2个相组成,但合金表面出现了细小颗粒。添加Ni-B-C粉末后,合金电极的最大放电容量和放电容量保持率均提高。当添加质量分数为10%的Ni-B-C粉末后,电极的最大放电容量从346 mAh/g增加到363 mAh/g,50个循环后的放电容量保持率从70%提高到77%,交换电流密度I0与极限电流密度IL分别为106和987 mA/g。动电位极化测试表明,电极的抗腐蚀能力也有所增强。综上,Ni-B-C可以提高AB_3型储氢合金的综合电化学性能。     

Y含量对La-Mg-Ni-Al合金相结构与电化学性能的影响

为了改善La-Mg-Ni-Al合金的循环稳定性,用Y部分替代合金中La元素,用真空感应熔炼与950℃完全退火处理制备了La_(0.82-x)Y_xMg_(0.18)Ni_(3.35)Al_(0.15)(x=0~0.45)合金。采用XRD分析了合金的相结构,并测试了其电化学性能,分析了Y含量对合金相结构及电化学性能的影响。结果表明,Y部分替代La后,合金相结构除了主相LaNi_5、(La,Y,Mg)_2(Ni,Al)_7外,还有Ni_3Y相,Y元素导致主相晶胞体积减小。与不含Y合金相比,含Y合金的电化学性能相对较好。合适的Y含量替代改善合金电极的电化学性能,在本实验研究范围内,Y含量为0.25时的合金具有相对较大的放电容量,Y含量为0.35时的合金具有相对较好的循环稳定性。     

Mn元素对储氢合金(La_(0.78)Mg_(0.22))(Ni_((0.9-x))Co_(0.1)Mn_x)_(3.5)的结构及电化学性能的影响

感应熔炼法制备了(La_(0.78)Mg_(0.22))(Ni_((0.9-x))Co_(0.1)Mn_x)_(3.5)(x=0.00,0.01,0.03,0.05,0.07)合金,并在氩气气氛下,以1 173 K温度退火处理。XRD相结构分析表明,合金具有多相结构,随着Mn含量的不同分别含有:La_2Ni_7相、LaNi_5相和LaNi_3相。P-C-T性能测试表明,合金在3 MPa压力和298 K温度下的吸氢量高达1.6 wt.%。电化学测试表明,合金放电容量随着Mn含量的增大而减小,由x=0时的394.2 mAh/g下降到x=0.07时的363.3 mAh/g,充放电循环性能是先下降,后上升,再下降。合金的倍率性能随着Mn含量的增加先上升,后下降,然后又上升。当放电电流密度为3 000 mA/g时,高倍率性能由x=0时的201.6 mAh/g变为x=0.07时的182.9 mAh/g。研究表明当x=0.03时合金具有比较好的综合性能。     

快淬对RE-Mg-Ni-Mn系AB_2型贮氢合金结构及电化学性能的影响（英文）

为了提高合金的电化学性能,采用Ce部分替代La,并结合快淬方法制备了La_(1–x)CexMgNi_(3.5)Mn_(0.5)(x=0,0.1,0.2,0.3,0.4)贮氢合金。XRD和SEM测试结果表明,合金由LaMgNi_4主相以及LaNi_5第二相组成。随着快淬速度的增加,合金的晶格参数及晶胞体积逐渐增大,晶粒明显得到细化。电化学测试结果表明,铸态及快淬态合金具有优异的活化性能,其放电容量均在第一次循环时即可达到最大值。随着快淬速度的增加,合金的放电容量先增大后减小,但其循环稳定性逐渐提高。此外,合金电极的电化学动力学性能均随快淬速度的增加先提高后降低。     

La_4MgNi_(19-x)Co_x(x=0～2)贮氢合金的相结构和电化学性能

采用中间合金法在感应熔炼炉中制备La_4MgNi_(19-x)Co_x(x=0~2)合金,研究Co部分替代Ni对合金相结构和电化学性能的影响。XRD测试结果表明:合金主要由La_4MgNi_(19)(Ce_5Co_(19)+Pr_5Co_(19))相和LaNi_5相组成;x的增加有利于促进La_4MgNi_(19)相的形成,且晶胞体积随之增大。显微组织观察发现,合金为树枝晶结构,x的增加会使树枝晶变细。电化学测试表明:合金均具有良好的活化性能和高倍率放电性能(HRD_(600)92.57%);随着x的增加,合金的最大放电容量明显提高(从x=0时的359.23 m A·h/g增大到x=2的380.85 m A·h/g),而循环寿命则先下降后逐渐提升。高倍率放电性能主要由合金电极的扩散系数控制,而循环稳定性的下降则是由于合金中La_4MgNi_(19)相的增加使膨胀率和晶间应力集中增大加速粉化所致。     

Cu－0．99 Cr合金的组织和力学性能研究

在大气环境下采用普通中频感应电炉制备了Cu-0.99 Cr合金,并研究分析了该合金的铸态和热处理态的显微组织和力学性能.试验结果表明,铸态和固溶时效合金中所存在的相为α-Cu、Cr.铸态时部分Cr溶于基体中,部分Cr以第二相形式存在.合金铸态试样的拉伸强度为211.5 MPa,硬度为85.8 HB.对铸态合金试样经980℃×1 h固溶(水淬)→470℃×4 h时效(空冷)热处理后,过饱和固溶体分解析出了更多的Cr相.其拉伸强度和硬度分别提高到274.6 MPa和116.9 HB.     

基于BP神经网络的钒基储氢合金热处理工艺优化

以合金成分、热处理温度、热处理时间和冷却方式为4个输入层参数,以热处理后钒基储氢合金的吸氢性能(吸氢量)及电化学性能(充放电循环20次后放电容量衰减率)为2个输出层参数,构建4×20×16×2四层结构的钒基储氢合金热处理工艺优化BP神经网络模型。结果表明:模型预测能力好、精度高,模型输出的吸氢性能和电化学性能平均预测误差分别为2.65%、2.74%。采用BP神经网络模型优化工艺热处理可以明显提高钒基储氢合金的吸氢性能和电化学性能。     

Zn替代对AB_3型La-Mg-Ni合金相结构和电化学性能的影响及其失效行为

研究了La_2Mg(Ni_(1-x)Zn_x)_9(x=0.1, 0.15, 0.2)合金的组织结构、储氢性能及失效行为特征。Zn倾向于在AB_5型相中固溶,显著促进了AB_5和AB2型相含量的提高。虽然Zn降低了合金的电化学放电容量和高倍率性能,但适量的Zn能够显著提高合金的电化学循环稳定性。100次充放电循环后La_2Mg(Ni_(0.9)Zn_(0.1))_9合金的容量保持率可达94%。原因在于Zn有利于合金结构稳定性的保持和抗粉化能力,特别是Zn能在合金表面形成致密钝化膜,显著提高了合金的耐腐蚀性。通过上述研究结果,提出含Zn合金性能改进的关键在于降低合金吸放氢平台压并抑制AB_2型相的含量。     

Mg_2Ni_(0.9)Co_(0.1)合金微观组织与储氢性能研究

采用冶金法制备了Mg_2Ni_(0.9)Co_(0.1)储氢合金,通过XRD和SEM/EDS研究了合金的相组成和显微组织,利用PCT和DSC研究了合金的吸放氢性能。结果表明,铸态合金由包晶Mg_2Ni相、Mg-Mg_2Ni共晶组织和少量的先析出Mg-Ni-Co三元相组成,元素Co能够固溶在Mg_2Ni相中形成Mg_2(Ni, Co)固溶体相。合金吸氢后转化为Mg_2NiH_4相、Mg_2Ni_(0.9)Co_(0.1)H_4相和MgH_2相。Co部分替代Mg_2Ni中的Ni,显著提高了合金的等温吸放氢动力学性能,Mg_2Ni_(0.9)Co_(0.1)氢化物的放氢温度明显降低,起始放氢温度约为200℃。     

淬火处理对La_(15)Fe_(22)Ni_(55)Mn_5B_3储氢合金结构和电化学性能的影响

为了改善La-Fe-B系储氢电极合金的电化学性能,对熔炼-快淬工艺制备的La_(15)Fe_(22)Ni_(55)Mn_5B_3储氢合金在一定温度(1 173K,1 373K)下保温后,在水中进行淬火处理。采用XRD,SEM,EDS及电化学方法研究了不同温度下淬火对合金结构和性能的影响。结果表明:淬火处理对合金的相组成有明显影响,放氢P-C-T平台压降低,合金电极的活化能力提高,最大放电容量增加,高倍率放电能力(HRD)得到改善,循环稳定性略有降低。     

热处理工艺对Al-Mg-Si合金导电性及力学性能的影响

采用双电桥法、拉伸性能测试、光学及扫描电镜,研究了热处理工艺对铸态和热压缩态6063铝合金电导率及力学性能的影响。研究表明,经T6处理的铸态及热压缩态合金电导率均随时效时间的延长和温度的升高而提高;热压缩态合金电导率及抗拉强度均高于相同热处理条件的铸态合金;最优热处理工艺分别为:铸态合金525℃×1.0 h固溶处理+200℃×4.0 h时效处理,热压缩态合金525℃×1.0 h固溶处理+190℃×6.0 h时效处理。     

标准热处理对DZ951合金组织和性能的影响

研究了标准热处理工艺1220℃×4h(AC,air cooling) 1050℃×4h(AC) 870℃×24h(AC)对定向凝固镍基高温合金组织和力学性能的影响.研究结果表明:DZ951合金经热处理后,碳化物由铸态时的骨架状变成块状,γ'相变成规则排列的立方形,尺寸约为300nm,体积分数增加到68%.枝晶偏析降低,合金强度升高;错配度减小,组织稳定性增加.合金元素在γ和γ'相中的分布更加均匀,提高两相强度.合金在1100℃和50MPa的持久性能及在室温和760℃的拉伸性能得到较大提高.     

热处理对Mg-Zn-Er-Nd-Ca-Zr合金组织与性能的影响

研究不同热处理工艺对Mg-5Zn-1Er-1Nd-1Ca-0.5Zr合金组织和力学性能的影响.结果表明,铸态合金经520 ℃×8 h+220 ℃×(4、8、12) h固溶后时效处理,合金显微组织粗化,晶内出现黑色的花瓣状相偏析,合金的室温拉伸强度有所下降,175 ℃抗拉强度有所提高,而屈服强度都有较大的提高,在520 ℃×8 h+220 ℃×8 h的热处理条件下都达到最大值.铸态合金经220 ℃×(4、8、12) h时效处理后,晶内析出了较多弥散分布的析出相颗粒,在220 ℃×8 h时效条件下晶内的析出相颗粒数量最多,室温和175 ℃抗拉强度和屈服强度都达到最大值.     

非平衡态Ti_(2-x)Mg_xNi合金的电化学储氢性能（英文）

采用机械球磨法制备非晶态的Ti_(2-x)Mg_xNi(x=0-0.3)合金粉末。通过充放电测试、线性极化和电位阶跃等方法研究非平衡态Ti_(2-x)Mg_xNi(x=0-0.3)合金热处理前后的电化学储氢性能。结果表明:热处理后Ti_(2-x)Mg_xNi合金的最大放电容量高达275.3 mA·h/g,比非晶态的Ti_(2-x)Mg_xNi合金的放电容量高100 mA·h/g。Ti_(1.9)Mg_(0.1)Ni合金的循环稳定性最好,经30次循环后的容量保持在210 mA·h/g。经过热处理的Ti_(1.9)Mg_(0.1)Ni合金的交换电流密度从101.1 mA/g增大到203.3 mA/g,氢扩散系数从3.20×10~(-11)cm~2/s增大到2.70×10~(-10)cm~2/s,表明热处理明显促进了电极的电子转移和氢扩散过程,从而提高了Ti_(2-x)Mg_xNi合金的电化学储氢性能。