熔体快淬对纳米晶和非晶Mg20Ni10-xCox(x≈0～4)合金电化学贮氢性能的影响

为了改善Mg2Ni型合金的电化学贮氢性能,用Co部分替代合金中的Ni.用快淬工艺制备了纳米晶和非晶Mg20Ni10-xCox(x=0、1、2、3、4)贮氢合金,分析了铸态及快淬态合金的微观结构,测试了合金的电化学贮氢性能.研究了Co替代Ni及快淬工艺对合金电化学贮氢性能的影响.结果表明,Co替代Ni不改变合金的Mg2Ni主相,但形成了第二相MgCo2.在快淬(x=0)合金中没有发现非晶相,但快淬(x=4)合金显示了纳米晶、非晶结构,表明Co替代Ni提高了Mg2Ni型舍金的非晶形成能力.熔体快淬显著的改善了合金的电化学贮氢性能,合金放电容量和电化学循环稳定性均随淬速的增加而增加.     

Zr1-xTix(Ni0.6Mn0.3V 0.1Cr0.05)2(x=0～0.5)Laves相储氢合金的电化学性能

本文研究Zr1-xTix(Ni0.6 Mn0.3V0.1Cr0.05)2(x=0,0.1,0.2,0.3,0.4,0.5)系Lav es相储氢电极合金的气态P-C-T性能、晶体结构及电化学性能.XRD分析表明,Ti合金化使 Zr基储氢合金主相从C15相转变为C14相.当x>0.2时,第二相Zr7Ni10相消失, 并出现TiNi相.Ti合金化使Zr基储氢合金中C15相和C14相的晶格常数线性递减.气态P-C-T 测试表明,Ti合金化从x=0增加至x=0.5时合金的吸放氢平台压力升高约10倍,但降低了储氢合金的最大储氢容量.电化学测试表明,Ti合金化有利于改善Zr基储氢合金的活化性能, 这与Ti在KOH溶液中易于溶解有关,但过高的Ti含量降低了合金电极的循环稳定性.Zr1 -xTix(Ni0.6Mn0.3V0.1Cr0.05)2合金的电化学容量和高倍率放电性能均随合金中Ti含量的增加先上升后下降,这与合金的相结构组成有很大关系 .     

Er对ZrCuNiAl非晶合金结构、力学性能、热稳定性及非晶形成能力的影响

以(Zr_0.6336Cu_0.1452Ni_0.1012Al_0.12)_100-xEr_x(x=0,0.5,1,1.5,2,2.5,3,原子分数,下同)系块体非晶合金为研究对象,通过改变微量元素Er的含量来研究Er对非晶合金的结构、力学性能、热稳定性及非晶形成能力的影响。结果表明:添加Er元素所制备出的试样都是完全非晶结构的合金。随着Er含量的增加,各试样的弹性模量呈现出先增大后减小,压缩塑性应变呈台阶式上升,x=0,x=0.5,x=1试样的塑性应变在4%的范围内波动;x=1.5,x=2,x=2.5试样的塑性应变在11%的范围内波动;x=3试样的塑性应变最高,其值为23.19%,弹性模量为37.76GPa,屈服强度为1604MPa,抗压强度为2068MPa,断裂强度为2060MPa;随着Er含量的增加,锆基非晶合金的热稳定性和非晶形成能力均先减小后增大。     

Co替代Ni对快淬纳米晶/非晶Mg_2Ni型合金吸放氢动力学的影响

为了改善Mg2Ni型合金的吸放氢动力学性能,用Co部分替代合金中的Ni。用快淬工艺制备了纳米晶和非晶Mg20Ni10-xCox(x=0,1,2,3,4)贮氢合金,分析了铸态及快淬态合金的微观结构,测试了合金的吸放氢动力学性能。研究了Co替代Ni及快淬工艺对合金吸放氢动力学性能的影响。结果表明,在快淬合金(x=0)中没有发现非晶相,但快淬合金(x=4)显示了纳米晶/非晶结构,表明Co替代Ni提高了Mg2Ni型合金的非晶形成能力。Co替代Ni不改变合金的Mg2Ni主相,但形成了第二相MgCo2。随Co替代量的增加,合金的吸氢量先增加而后减少,但其放氢量随Co替代量的增加而单调增加。     

镍氢电池负极材料V_2Ti_(0.5)Cr_(0.5)Ni_(1-x)Mo_x(x=0.02~0.08)的结构和电化学性能

为了改善镍氢电池负极材料的循环稳定性能,采用真空感应电弧熔炼炉制备了V_2Ti_(0.5)Cr_(0.5)Ni_(1-x)Mo_x(x=0.02~0.08)合金,分析了不同含量的Mo替代Ni之后对合金电极的组织结构及电化学性能的影响。研究结果表明,电极材料主要由BCC结构的V基固溶体主相和Ti Ni二次相组成,随着合金中Mo替代Ni含量x由0.02增加到0.08,合金电极的放电容量先增加后降低,合金电极的循环稳定性能以及电化学动力学性能先得到改善而后降低,合金电极的综合性能均在x=0.04时达到最好。     

高Fe含量FeCuNbSiB系非晶/纳米晶合金制备及其磁性研究

研究了过渡金属元素(Zr,Nb,Mo)和Cu元素对Fe78Si9B13合金系非晶形成能力、热稳定性和磁性的影响;在Fe74Cu1Nb3Si13B9合金的基础上,通过逐步提高Fe含量,利用单辊甩带法制备Fe(76+x)Cu1Nb3Si(11-x)B9(x=0,2,4)和Fe(79+x)Cu1Nb2Si(6-x)B12(x=0,2,4)非晶/纳米晶合金薄带;利用XRD、DSC、TEM和VSM研究了高Fe含量Fe-Cu-Nb-Si-B系非晶/纳米晶合金的微观结构和磁性,并通过添加Nb元素优化了高Fe含量合金的磁性。研究结果表明:Zr和Nb元素的添加能明显提高Fe78Si9B13合金的非晶形成能力和热稳定性;高Fe含量的Fe-Cu-Nb-Si-B系纳米晶合金为典型的非晶/纳米晶双相结构,合金的饱和磁化强度Ms180 emu/g,且合金的矫顽力Hc在2Oe-9Oe之间,具有良好的软磁性能;Nb元素能显著细化Fe-Cu-Nb-Si-B系合金晶粒尺寸,从而能显著降低合金的矫顽力,改善合金的软磁性能;当Fe含量在80%-83%(原子百分比,下同)之间时,合金具有良好的软磁性能,但当Fe含量达到85%时,会有Fe2B、Fe3B相析出,从而显著恶化其软磁性能。     

机械合金化制备Mg76-xTi12Ni12Mnx（x=2,4,6,8）合金及其贮氢性能研究

利用机械合金化法制备了Mg76-xTi12Ni12Mnx(x=2,4,6,8)合金,并研究了Mn添加量对合金贮氢性能的影响。结果表明,在Mg76-xTi12Ni12Mnx(x=2,4,6,8)合金中合金相主要由Mg2Ni和Ti2Ni相组成,合金最大贮氢量分别为3.47%、3.32%、3.60%和3.11%(质量分数,下同),合金氢化物的分解热依次为-79.2kJ/mol、-78.0kJ/mol、-73.7kJ/mol和-73.6kJ/mol,添加Mn可降低合金氢化物的稳定性,改善其热力学性能,非晶化不利于提高合金的贮氢性能。     

铸态和快淬态Mg_(20-x)La_xNi_(10)(x=0～6)合金的结构及贮氢性能

用铸造及快淬工艺制备了Mg2Ni型Mg20-xLaxNi10(x=0、2、4、6)贮氢合金。用XRD、SEM、HR-TEM分析了铸态及快淬态合金的微观结构,结果发现,在快淬无La合金中没有出现非晶相,但快淬含La合金显示了以非晶相为主的结构。用DSC研究了快淬合金的热稳定性,表明La含量及快淬对非晶相的晶化温度影响很小。应用Sieverts装置研究了铸态及快淬态合金的吸放氢动力学,发现铸态合金的吸放氢量及动力学随La含量的增加显著改善,且快淬显著地改善了(x=2)合金的吸放氢动力学。电化学测试的结果表明,铸态合金的放电容量随La含量的增加而增加,(x=2)合金的放电容量随淬速的增加而增加。La替代Mg显著地提高了铸态及快淬态合金的循环稳定性。     

Ni-Fe-(Nb)-Si-B非晶合金的等温晶化与结构转变

采用旋铸急冷工艺在大气环境中制备出(Ni0.75Fe0.25)78-xNbxSi10B12(x=0,5)非晶合金带材.X射线衍射(XRD)分析表明样品为完全非晶态.用差热分析仪(DTA)在高纯氩气保护下测量了非晶薄带的Tg、Tx、Tm,并分析了其热稳定性.根据DTA结果分析表明,(Ni0.75Fe0.25)78Si10B12非晶合金退火温度为695,715,745和765K,在715和745K退火时,非晶基体上析出了单一的γ-(Fe, Ni)固溶体,平均晶粒尺寸分别约为10.3和18.5nm;765K退火后的结晶相为γ-(Fe, Ni)固溶体,Fe2Si,Ni2Si和Fe3B.(Ni0.75Fe0.25)73Nb5Si10B12非晶合金的退火温度为720,750和800K,退火后不能在非晶基体上析出单一的晶化相,晶化析出相为γ-(Fe, Ni)固溶体,(Fe, Ni)23B6,Ni31Si12和Nb2NiB0.16.     

Fe部分取代Co对La_(0.7)Zr_(0.1)Mg_(0.2)Ni_(2.75)Co_(0.75-x)Fe_x(x=0,0.05,0.1,0.15,0.2)合金储氢性能的影响

在氩气保护下,采用磁悬浮感应熔炼方法制备La0.7Zr0.1Mg0.2Ni2.75Co0.75-x Fex(x=0,0.05,0.1,0.15,0.2)合金,并研究Fe取代Co对La0.7Zr0.1Mg0.2Ni2.75Co0.75-x Fex(x=0,0.05,0.1,0.15,0.2)合金储氢性能及电化学性能的影响。结果表明:合金主要由LaNi5和La2Ni7相组成,随着Fe含量的增加,LaNi5和La2Ni7相的晶胞体积逐渐增大,且合金中依次出现ZrFe2相(x≥0.05)和La7Ni3相(x≥0.1)。适量的Fe取代Co,不仅能提高La0.7Zr0.1-Mg0.2Ni2.75Co0.75-x Fex(x=0,0.05,0.1,0.15,0.2)合金的储氢容量,降低合金的放氢平台压,改善合金氢化物的稳定性,而且能延长合金电极的循环寿命,提高合金电极的高倍率放电性能。     

Y元素的添加对Zr_(56)Co_(28)Al_(16)非晶合金在模拟体液中耐蚀性能的影响

采用铜模吸铸法制备了(Zr_(56)Co_(28)Al_(16))_(100-x_Y_x(x=0,1,2,4)非晶合金,研究了(Zr_(56)Co_(28)Al_(16))_(100-x)Y_x(x=0,1,2,4)非晶合金在模拟体液(PBS溶液)中的耐蚀性。运用X射线衍射(XRD)表征试样的结构,运用电化学工作站、场发射扫描电镜(SEM)和X射线光电子能谱(XPS)研究Y元素的添加对Zr_(56)Co_(28)Al_(16)非晶合金耐蚀性的影响。结果表明,适量Y元素的添加显著提高了Zr_(56)Co_(28)Al_(16)非晶合金的耐蚀性,但过量Y元素的添加,在非晶基体上有晶体相的析出,降低了Zr_(56)Co_(28)Al_(16)的耐蚀性能。     

Ta添加对(Fe_(0.46)Co_(0.36)Ni_(0.04)Zr_(0.14))_(100-x)Ta_x非晶合金复合材料磁性能和力学性能的影响

利用铜模吸铸法制备出直径为3 mm的(Fe0.46Co0.36Ni0.04Zr0.14)100-xTax(x=0,4,8,12)非晶合金复合材料柱状试样,通过X射线衍射(XRD)、选区电子衍射(SAED)、振动样品磁强计(VSM)、微机控制电子式万能力学试验机和扫描电镜(SEM)研究了不同Ta含量对合金的磁性能和压缩力学性能的影响。结果表明,随着Ta含量的增加,合金中不断有晶体相Co2Zr、Co2Ta0.5Zr0.5析出,合金的矫顽力Hc呈现出减小的趋势,而合金的饱和磁化强度Ms、抗压强度σbc和弹性应变εe则呈现出先增加后减小的趋势。当x=4时,合金的Ms、σbc和εe均达到最大值,分别为137.70A·m2/kg、1 814 MPa和4.583%。说明选取合适的Ta含量能够明显改善(Fe0.46Co0.36Ni0.04Zr0.14)100-xTax非晶合金复合材料的磁性能和力学性能。     

Nb添加对Ti基非晶合金腐蚀及力学性能的影响

为研究微量添加Nb元素对Ti_(40)Zr_(10)Cu_(34-x)Pd_(14)Sn_2Nb_x(x为原子数分数,x=0、1%、3%、5%)非晶合金的耐腐蚀性能及力学性能的影响,本文利用动态极化曲线,分析了在0.144 mol/L的NaCl溶液及0.2 mol/L的PBS溶液中非晶合金Ti_(40)Zr_(10)Cu_(34-x)Pd_(14)Sn_2Nb_x(x=0、1%、3%、5%)的电化学性能,并通过材料拉伸试验研究了非晶合金块状样品的室温压缩性能.结果表明:在0.144 mol/L的NaCl溶液中,非晶合金样品在阳极区出现了自发钝化的特征,钝化电流密度在10~(-7)～10~(-8) A/cm~2,钝化电流密度随着Nb的添加略有降低,且点蚀电位随Nb原子数分数的增加分别为200、340、400和490 mV,说明微量添加Nb元素能有效提高Ti基非晶合金的耐点蚀能力,即在0.144 mol/L的NaCl溶液中Ti基非晶合金的耐腐蚀性随着Nb含量的增加而增强;在0.2 mol/L的PBS溶液中,因磷酸根离子的缓蚀作用,Nb添加导致的成分变化对非晶合金的腐蚀行为影响不大;此外,添加了原子数分数为1%及3%Nb的非晶合金,其压缩强度及塑性变形能力变化不大,但添加5%Nb的非晶合金因较大体积分数纳米晶的存在导致其室温断裂强度及塑性变形能力有明显下降.     

微量元素对Cu-Zr-Al系非晶合金性能的影响

通过对直径为3mm成分为Cu50Zr43Al7、(Cu50Zr43Al7)100-xYx(x=2,5)、(Cu50Zr43Al7)100-xAgx(x=6,7)的非晶合金进行X射线衍射(XRD)和差分扫描量热(DSC)的测试分析,研究了微量元素Ag、Y对Cu50Zr43Al7块状非晶的玻璃形成能力和热稳定性的影响。结果表明,添加适当微量的Ag和Y元素,提高了合金的热稳定性和玻璃形成能力,但Ag元素比Y元素的作用要更加显著。利用动电位极化法对各非晶合金在3.5%NaCl溶液中的电化学测试表明,各非晶合金的耐腐蚀性均远远好于相应的晶态合金。添加了微量的Ag、Y元素提高了Cu50Zr43Al7非晶合金的耐蚀性能,Cu43Zr43Al7Ag7非晶合金的腐蚀电流密度比Cu50Zr43Al7的降低了1～2个数量级。     

P对Fe基非晶合金玻璃形成能力及磁性能的影响

采用XRD、DSC、SEM、TEM和、VSM等检测方法研究了Fe(73.65-x)Ni1Al5Ga2PxB9.6Si3C5.75(x=6.65、7.65、8.65、9.65)系列合金的微观结构、玻璃形成能力及磁性能.实验结果表明,当x=8.65时,样品为非晶结构,并深入分析了此时结构中的原子团簇结构;当x=7.65时,合金为在非晶基体上析出的纳米晶结构;当x=6.65时,在非晶基体上出现了大量的晶态相复合组织.热力学分析显示,用参数7能更合理地表征合金的玻璃形成能力,为C1>C2>A4.当P含量为7.65%(原子分数)时合金具有较好的软磁性能,其矫顽力为6.0Oe,饱和磁化强度为149.4emu/g.     

纳米晶-非晶Mg2Ni型合金的贮氢动力学

在合金中添加Cu及Nd,用真空快淬技术制备纳米晶-非晶Mg2Ni型(Mg24Ni10Cu2)100-xNdx(x=0,5,10,15,20)合金,研究了淬速及Nd含量对合金结构及贮氢动力学性能的影响。XRD及TEM分析结果表明,铸态合金具有多相结构,包括主相Mg2Ni和第二相Nd5Mg41、Mg6Ni和Nd Ni。快淬无Nd合金具有完全的纳米晶结构,而含Nd合金则具有纳米晶-非晶结构,表明添加Nd提高了合金的非晶形成能力。贮氢动力学测试结果表明,快淬和添加Nd显著提高了合金的气态及电化学贮氢动力学。合金的高倍率放电能力(HRD)随着淬速和Nd含量的增加先增加而后减小,这主要归因于快淬及添加Nd显著提高了合金的氢扩散系数(D)和极限电流密度(IL),同时增大了电荷转移阻抗(Rct)。     

La替代Mg对快淬Mg_2Ni型贮氢合金结构及吸放氢动力学的影响

为了改善Mg2Ni型贮氢合金的吸放氢动力学性能,用La部分替代合金中的Mg。用快淬工艺制备了Mg2Ni型Mg2-xLaxNi(x=0、0.2、0.4、0.6)贮氢合金,获得长度连续,厚度约为30μm,宽度为25mm的薄带。用XRD、SEM、HRTEM分析了快淬态合金薄带的微观结构,用DSC研究了快淬薄带的热稳定性,应用Sieverts装置研究了快淬态合金的吸放氢动力学,探索了La替代Mg对快淬Mg2Ni型合金吸放氢动力学性能的影响。结果发现,在快淬无La合金中没有出现非晶相,但快淬含La合金显示了以非晶相为主的结构。表明La替代Mg显著提高Mg2Ni型合金的非晶形成能力。快淬合金的热稳定性随La含量的增加而上升。快淬态合金的吸氢量随La含量的增加而减小,但其放氢量在La含量x=0.2时有极大值,这主要归因于La替代Mg导致的结构变化。     

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。     

合金V40Zr5Ti30Cr10Ni15Mox(x=0、2、4、6)的组织结构及电化学性能研究

研究了合金V40Zr5Ti30Cr10Ni15Mox(x=0、2、4和6)的相结构及电化学性能。结果表明,所有合金均由BCC结构的V基固溶体主相和C14型Laves相组成。电化学测试结果表明,合金的放电容量随着Mo含量的增加先增大后减小。在x=2时,合金具有最大的放电容量408.3mAh/g,20次循环后容量保持率为83.2%。合金的高倍率放电性能随着Mo含量和电流密度的增加而降低,x=2时,合金的倍率放电性能最好。     

Co和Ni对(Fe_(71.2)B_(24)Y_(4.8))_(96)Nb_4块体非晶合金因瓦效应的影响

进行了[(Fe_(100-x)Co_x)_(71.2)B_(24)Y_(4.8)]_(96)Nb_4(x=0～60)和[(Fe100-xNix)71.2B24Y4.8]96Nb4(x=0～20)块体非晶合金的热膨胀实验。结果表明,加入Co和Ni使合金的因瓦效应减弱,替代量x相同时减弱的程度也基本相同。这些结果说明,添加Co和Ni对Fe原子局域结构的主要影响是减少了Fe-Fe原子对的数目。同时还发现,居里温度与磁性相变结束后的热膨胀系数呈反向变化,与结构弛豫导致的自由体积释放有关。