Mg2Ni纳米储氢合金结构及电化学性能研究

利用高能球磨方法制备纳米Mg2Ni储氢合金,用于高容量MH／Ni电池氢化物电极电化学性能研究。XRD和TEM测试结果表明,机械合金化方法制备Mg2Ni合金的历程为合金化——非晶化——纳米晶化,球磨时间直接影响Mg2Ni合金的结构。高能球磨20h可以制备非晶态Mg2Ni合金,比普通的机械合金化方法制备非晶态Mg2Ni合金的时间减少了约5倍之多;高能球磨30h可以制备纳米晶态Mg2Ni合金,粒径在10nm以下,有团聚现象。研究了Mg2Ni纳米氢化物电极在不同温度下的电化学性能,并从热力学角度就Mg2Ni纳米氢化物电极的某些高温电化学性能进行了解释和推测。实验结果表明：在30～70℃范围内,随着温度增加,氢化物电极的电化学容量逐渐增加,在70℃时电化学容量可达530．5mAh／g,约为30℃放电容量273．2mAh／g的2倍,Mg2Ni纳米氢化物电极具有较好的高倍率放电性能及大电流充放电性能,这表明机械合金化方法制备的Mg2Ni纳米氢化物电极具备电动车用大型MH／Ni电池负极材料的初步条件,但容量衰减严重。     

Ti—Fe二元系在机械合金化过程中的结构转变及纳米晶TiFe储氢合金的制备

研究了Ｔｉ－Ｆｅ和Ｔｉ－Ｆｅ－Ｍｎ纳米晶储氢合金的机械合金化制备，用Ｘ－ｒａｙ衍射分析了Ｔｉ－Ｆｅ和Ｔｉ－Ｆｅ－Ｍｎ在高能球磨的机械合金化过程中的结构变化及获得的ＦｅＴｉ相的晶粒尺寸。此外，还考察了球磨条件包括气氛、球磨机转速等对球磨过程中结构变化的影响。研究结果表明：采用适当的球磨参数并辅以后续热处理，可以制备出不同晶粒尺寸的纳米晶储氢合金，在本研究中获得的ＦｅＴｉ合金的最小平均晶粒尺寸可达１３ｎｍ。     

机械合金化法制备TiFe基储氢合金的研究

采用机械合金化法，以Ti、Fe粉为原料制备TiFe基储氢合金。详细考察了机械合金化法制备TiFe纳米储氢合金的制备工艺，分析了球磨过程中球磨气氛、球磨介质、转速、球料比以及球磨时间等因素对产物性能的影响；采用x射线衍射分析（XRD）、扫描电镜分析（SEM）及粒度分布等方法研究了合金体系的相结构、微观组织形貌和粒度等。     

机械合金化(Mg+Mg2 Ni)+TiO2合金的储氢性能

用机械合金化法合成了(Mg Mg2Ni) TiO2储氢合金,借助XRD分析了TiO2的加入对合金的物相结构的影响,SEM考察了合金的形貌.TiO2在合金的吸放氢过程中起到很好的催化作用,降低合金放氢温度并且提高合金储氢量,(Mg Mg2Ni) 10wt%TiO2合金在573K下的储氢量是5.84wt%.     

机械合金化制备的Mg-Al-Ni系储氢合金及其性能

在机械合金化的过程中不断增加球料比,在24h内制得性能较好的Mg-Al-Ni系储氢材料.用P-C-T曲线测试仪进行测试,并利用X射线衍射和扫描电镜对材料吸放氢前后的变化进行了表征.研究表明,Mg1.8Al0.2Ni合金的吸氢相为Mg2Ni和由Mg、Al、Ni元素组成三元化合物.球磨26h Mg1.8Al0.2Ni粉末试样在150℃下开始吸氢.     

机械合金化法制备镁基储氢合金的研究进展

机械合金化法是制备镁基储氢合金的较佳工艺。对近年来机械合金化法制备镁基储氢合金的研究开发,特别是在多元合金化、复合储氢合金等方面的发展进行了系统阐述。总结认为,机械合金化法可以显著改善镁基储氢合金的动力学性能和电化学性能,提高储氢量。未来镁基储氢合金应向复合材料、新方法与机械合金化法相结合、材料的计算机设计等方面发展。     

化学镀Ni碳纳米复合材料的制备及电化学储氢性能研究

将化学镀Ni的碳纳米管及对其进行了热处理的这2种复合材料应用于电化学储氢中。较之纯碳纳米管,在大电流密度(1000mA/g)充放时,复合材料的最大放电容量分别提高到101和149mAh/g。但电极的循环寿命尚不够理想。     

球磨条件对Ni－Ti粉末结构转变及机械合金化速度的影响

用ＸＲＤ分析研究了搅拌式球磨过程中球磨条件对Ｎｉ－Ｔｉ单质混合粉末结构演化的影响．定量测定了球磨粉末微观应变、微晶尺寸、镍的晶格常数及衍射峰相对微射强度与球磨转速及装球量的关系．研究了球磨功率对球磨温升、粉末微晶尺寸，层片状结构转变的影响，确定了非晶化所需时时间与工艺条件的关系，结果表明球磨功率成粉末塑性变形能增加，微晶尺寸减小．层片组织细化，同时微观应变大，晶格常数变化快，非晶化所需时间减小．     

机械合金化与热处理制备Al3Ti金属间化合物

以高纯Al粉和Ti粉为原料,通过高能球磨机械合金化和空气中热处理制备了Al3Ti金属间化合物粉末.使用XRD和SEM测试分析了球磨过程中粉末的物相结构和形貌的变化过程,对热处理后的粉末进行了XRD晶体结构测试.结果表明,高能球磨60h后,原料粉末转变为非晶态粉末.将非晶态粉未在500℃以上热处理后,转变为Al3 Ti金属间化合物.     

Al替代Ni对La_2MgNi_(7.5-x)Co_(1.5)Al_x贮氢合金相结构及电化学性能的影响

采用X射线衍射、电子探针和电化学测试研究了La2MgNi7.5-xCo1.5Alx(x=0.0~0.5)合金的相结构和电化学性能。XRD结果和EPMA观察表明,Al替代改变了合金的物相组成和物相的丰度。LaNi3相消失,αLa2Ni7相丰度的变化表现为先增加(x从0.0~0.1)后减少(x=0.3和0.5),LaNi5相随合金中Al含量x的增加而明显增加。Al替代Ni降低了合金的最大电化学放电容量和活化性能,但明显改善了La2MgNi7.5Co1.5合金的电化学循环稳定性。     

Overview of processing of nanocrystalline hydrogen storage intermetallics by mechanical alloying/milling

The objective of this article is to overview processes of mechanical alloying/milling (MA/MM), and their modifications applied to produce nanostructured single- and multi-phase intermetallics, and their composites, for hydrogen storage. In the most typical processing, MA is used as a preliminary step in synthesizing a nanostructured intermetallic powder starting from elemental metal powders. In a subsequent step, the intermetallic powder is hydrogenised under high pressure of hydrogen to produce nanostructured intermetallic hydride. A modified processing variant combines the synthesis of nanostructured intermetallic and its subsequent hydrogenising in one step by MA of elemental metal powders directly under hydrogen atmosphere to form nanostructured intermetallic hydrides (so-called Reactive Mechanical Alloying—RMA). The MM can be applied to produce nanostructured intermetallic powders from pre-alloyed intermetallic cast ingots or to manufacture nanocomposites, by mixing with dissimilar material before milling, which could be hydrogenised in a separate process. In addition, pre-alloyed bulk intermetallics can be mechanically milled directly under hydrogen atmosphere (Reactive Mechanical Milling—RMM) in order to obtain nanostructured intermetallic hydrides as a final product. All the above processes are critically discussed in the present article. The effect of nanostructurization on the hydrogen sorption/desorption characteristics of intermetallics and/or their hydrides is also discussed.     

水热合成碳纳米管的电化学储氢性能研究

采用水热法制备了多壁碳纳米管(MCNTs)。以X射线衍射、透射电子显微镜等手段对所制碳纳米管进行了表征:管直径在50 nm左右,长度多为5~20μm,管壁厚度一般不超过10nm。电化学测试表明碳纳米管的放电容量约为398mAh.g-1,相当于1.5%的储氢量。     

Cu粉和Ni粉添加剂对V20Ti30Cr50贮氢合金电化学性能的影响

采取手工混合和混合加烧结的方法,研究了Cu粉和Ni粉添加剂对V20Ti30Cr50贮氢合金电化学性能的影响.结果表明:烧结前,添加铜粉的V20Ti30Cr50合金的电极具有较高的放电容量,其最大放电容量为342.7mAh/g,但放电平台电压较低,仅为-0.4V(相对于Hg/HgO电极),而添加镍粉的合金电极的最大放电容量仅为73.4mAh/g,没有明显的放电平台;烧结后,添加铜粉的电极由于表面Cu4Ti3化合物的生成,电极的放电容量降低到30mAh/g,放电平台电压仍仅为-0.4V,而烧结的添加镍粉的电极合金与镍粉表面结合紧密,同时有TiNi第二相的生成,增加了合金电极表面的电催化活性,合金的放电平台电压提高到-0.8V,并且最大放电容量显著增加到209mAh/g.     

低成本富镧贮氢合金的相结构及其电化学性能

采用感应熔炼法制备低成本富镧贮氢合金MLNi4.0-xCo0.4Mn0.3Al0.3Cux.通过X射线衍射（XRD）、交流阻抗和恒电流充放电法等手段对合金性能进行表征。结果表明：Cu部分取代Ni后，合金仍保持单相CaCu5结构，随着X的增加，合金晶格参数a值和晶胞体积减小，c值和c／a值增大：当x=0．2时，合金电极最高放电容量为327．1mAh/g铜的添加能降低舍金的显微组织硬度，提高合金电极的循环稳定性，经200次循环后的电极容量保持率（C200／Cmax）均在83％以上（X=0．2）；高倍率放电性能（HRD）有所下降，但x=0．4时，HRD300仍达到89．6％。     

退火温度对Mm（NiCoMnAl）5/5wt%Mg2Ni储氢合金结构和电化学性能的影响

采用二步熔炼法制备了Mm(NiCoMnAl)5/5%(质量分数)Mg2Ni复合储氢合金,并对其在不同温度(1023、1123和1223K)下进行退火热处理10h。用X射线衍射(XRD)、扫描显微镜(SEM)和电化学测试方法研究了退火温度对合金结构和电化学性能的影响。结果表明,铸态Mm(NiCoMnAl)5/5%(质量分数)Mg2Ni复合合金由LaNi5相和少量的Mg2Ni相组成,而退火态合金由LaNi5相和(La,Mg)Ni3新相组成。合金的最大放电容量和高倍率放电性能随退火温度的升高呈现出先增强后减弱的变化规律,其中退火温度为1023K时,合金电极的上述性能均达到最佳。合金的容量保持率随退火温度的升高而单调地增大,60次充放电循环后容量保持率从铸态合金的86.6%增大到退火合金(1223K)的92.4%。     

电子束重熔对机械合金化法制备TiC/Ti复合涂层组织及摩擦性能的影响

对机械合金化（MA）法制备的TiC/Ti复合涂层进行电子束重熔处理,分析了经过不同电子束扫描速度的重熔工艺后TiC/Ti复合涂层组织和耐磨性能的变化规律。结果表明,当扫描速度为5~15 mm/s时,重熔处理消除了MA法制备的TiC/Ti复合涂层中的孔隙和裂纹,使其硬度与耐磨性能显著提高;但扫描速度过快（20 mm/s）时,TiC/Ti复合涂层内部出现重熔导致的孔洞缺陷。随着扫描速度由5 mm/s增加至15 mm/s,重熔后TiC/Ti复合涂层中的TiC相由粗大树枝状晶体逐渐转变为弥散分布的短棒和颗粒状晶体,弥散强化作用和固溶强化作用逐渐增强,TiC/Ti复合涂层的硬度由重熔前HV 554逐渐提高至HV 783,磨损速率由5.93×10-4 mm3（N·m）-1逐渐下降至1.75×10-4 mm3（N·m）-1,扫描速度为15 mm/s重熔后TiC/Ti复合涂层的性能最佳。      

La1.5Mg0.5Ni7-xCux(x=0.1～1.2)贮氢合金电化学性能的研究

研究了Ce2Ni7型贮氢合金La1.5Mg0.5Ni7-xCux（x=0.1-1.2）的组织结构和电化学性能。当X=0．1—0．6时Cu元素部分替代Ni后可形成La2Ni7型相，x≥0．9时，合金中则有少量的未知相析出。合金MH电极电化学研究表明，随Cu元素量的增加，合金电极的最大放电容量从380mAh／g（x=0．1）下降至340mAh／g（x=1．2）；当x=0．3～0．9时合金电极的循环寿命较x=0．1时有一定的改善，合金电极交换电流密度（I0）和极限电流密度（I1）均以x=0．6为转折点先减小后增大。电极反应的动力学性能依Cu0．1〉Cu0．3〉Cu1．2〉Cu0．9〉Cu0．6的次序递减。     

机械合金化与放电等离子烧结制备Fe-Fe3Al材料

为开发新型金属材料,采用机械合金化与放电等离子烧结的方法制备Fe-Fe3Al合金.根据Fe-Al二元相图与研究经验,对成分及工艺进行优化设计.用X射线衍射仪(XRD)对成分进行了定性分析,用扫描电子显微镜(SEM)观察了样品的表面与断口形貌,进行了能谱分析,并测试了致密度、显微硬度(HV)及抗弯强度、抗拉强度等力学性能.结果表明:对粉末进行预球磨,并在球磨前后对粉末进行搅拌混合处理,能更好地促使Fe与Al在高能球磨的过程中反应;经放电等离子烧结能够制备出Fe3Al/Fe两相材料,相对密度为99%以上,硬度为HV561,抗弯强度1426 MPa,抗拉强度640 MPa,力学性能优于文献报道的值.