快淬纳米晶/非晶Mg2-xLaxNi (x=0～0.6)合金的贮氢动力学

为了改善Mg2Ni型合金气态及电化学贮氢动力学性能,用La部分替代合金中的Mg,用快淬技术制备了Mg2-xLaxNi(x=0,0.2,0.4,0.6)合金,用XRD,SEM,HRTEM分析了铸态及快淬态合金的微观结构;用自动控制的Sieverts设备测试了合金的气态贮氢动力学性能,用程控电池测试仪测试了合金的电化学贮氢动力学.结果发现,快淬无La合金具有典型的纳米晶结构,而快淬含La合金显示了以非晶相为主的结构,表明La替代Mg提高Mg2Ni型合金的非晶形成能力.La替代Mg明显地改变Mg2Ni型合金的相组成.当La替代量x=0.4时,合金的主相改变为(La,Mg) Ni3+ LaMg3.合金的气态及电化学吸放氢动力学对La含量及快淬工艺敏感,La替代使合金的吸氢动力学降低,但适量的La替代可以明显改善合金的放氢动力学及高倍率放电能力.适当的快淬处理可以提高合金的气态及电化学贮氢动力学,但获得最佳贮氢动力学的快淬工艺与合金的成分密切相关.     

La_(0.88)Mg_(0.12)Ni_(3.45)与商用AB_5型储氢合金失效行为的对比研究

以实验室熔炼制备的La_(0.88)Mg_(0.12)Ni_(3.45)合金和商用AB5型合金为研究对象,利用形貌、物相、粒度和腐蚀电化学分析手段对比研究了两种合金在气固相和电化学吸放氢循环过程中的结构稳定性、粉化和腐蚀行为特征。结果表明,经过100次的气固相吸放氢试验,La_(0.88)Mg_(0.12)Ni_(3.45)合金中除LaNi_5相以外,其他相均发生了吸氢非晶化。氢致非晶化导致合金可逆吸放氢容量显著降低,并使合金吸氢初段的平台严重倾斜。La_(0.88)Mg_(0.12)Ni_(3.45)合金循环后的粉化较轻,但合金中细小的(LaMg)Ni_2相吸氢后较易剥落,导致部分小颗粒粒度频率的增加。商用AB_5型合金循环后粒度降低更明显,但其粉化过程更为均匀。La_(0.88)Mg_(0.12)Ni_(3.45)合金有更大的腐蚀热力学和动力学倾向,因此电化学循环后腐蚀更加严重。氢致非晶化和腐蚀是La_(0.88)Mg_(0.12)Ni_(3.45)合金失效的主要原因。     

低放氢压的Ti-Mn基Laves相贮氢合金

研究了Ti/Zr比与Mn/Cr比变化对Ti Mn基Laves相贮氢合金贮氢性能的影响 ,发现随Ti/Zr比降低 ,合金放氢压降低 ,贮氢量略微增加 ,平台坡度变陡 ;随Mn/Cr比降低 ,合金放氢压降低 ,平台区变短 ,但合金的贮氢量变化不大。Ti0 .85Zr0 .15Mn1.6-yCryV0 .32 Fe0 .0 8系列合金当 0 1≤y≤ 0 2时比较适宜作为小型燃料电池的氢源。     

用铜模抽拉法制备廉价的Fe74Al4Sn2P10Si4B4C2块体非晶合金

探索了一种制备块体非晶合金的新方法——铜模抽拉法。该方法可利用工业原材料连续制出廉价的块体非晶合金。用该方法制备的Fe74Al4Sn2P10Si4B4C2块体非晶合金棒材,其超冷液相区温度△Tx=17K,约化玻璃转变温度Trg=0．637,具有很强的玻璃形成能力。这说明该方法对于工业化连续生产块体非晶合金有重要的意义。     

钪基Laves相合金Sc_(0.8)Zr_(0.1)Y_(0.1)Mn_(2-x)Ni_x(x=0～2.0)的微观结构和储氢性能

用真空电弧熔炼制备AB2型Sc0.8Zr0.1Y0.1Mn2-xNix(x=0~2.0)储氢合金,利用X射线衍射(XRD)和扫描电镜/能谱分析(SEM/EDS)研究了吸氢前后Ni元素替代Mn对Sc Mn2基合金微观结构的影响,用Sievert装置和热重-差热分析仪(TG/DSC)测试了合金的压力-组成-温度(P-C-T)曲线和吸放氢动力学。研究结果表明,合金铸态组织主要由Laves主相和少量Sc Ni及富Y的第二相组成,其中稀土Sc和Y元素易与Ni形成相应的金属间化合物相。随Ni含量x的增加,合金基体的Laves相组织结构由C14型向C15型转变,x=0时,合金组织基本为C14型Laves相单相组织,x=2.0时,合金组织则完全转变为C15型Laves相单相组织。Ni元素替代Mn对合金的气态吸放氢动力学行为和吸氢P-CT曲线影响较大。随Ni含量的增加,合金吸氢动力学与活化性能逐渐变慢,但其放氢温度明显降低,氢化物生成焓减小(-35.05~-18.72k J·mol-1),储氢平台压升高,储氢容量降低;室温时合金最大储氢量达2.18%(质量分数),储氢后其晶格膨胀率ΔV/V为10.63%~27.32%,吸氢前后合金主相仍保持C14型或C15型相结构,并未发生新的氢致相变,亦无氢致非晶化现象。     

储氢合金电极失效的机理分析及研究进展

分析了储氢合金电极失效的四种基本理论,即合金颗粒粉化、元素氧化、吸氢非晶化与释氢晶化、电化学腐蚀机制,并综述其研究进展,提出延缓合金电极容量衰减,改善其循环性能的有效控制途径.     

急冷Sm-Fe合金的显微结构及其氮化的研究

采用熔体急冷法,将钐含量为30%(质量分数)的钐铁母合金在高真空旋淬一体炉中进行急冷处理,制得急冷Sm Fe合金薄带。利用X射线衍射仪(XRD)、场发射扫描电镜(FE-SEM)、热重-示差扫描量热分析仪(TG-DSC)、氧氮氢联测仪等对氮化前后急冷态钐铁合金进行了显微组织和结构、氮含量的测定,分析了渗氮效果。结果表明,随着冷却速率的增加,钐铁合金薄带的微观结构显著细化。当旋淬一体炉的单辊转速超过34. 0 m·s-1,制得了一种晶体与非晶体共存的急冷态钐铁合金,由接近Sm2Fe17正成分的晶相与非晶相基体组成。对合金进行渗氮处理后发现,N原子进入到急冷钐铁合金后,形成了以Sm2Fe17Nx和α-Fe为主相的晶体与含氮非晶体共存的化合物,气体渗氮量可以达到4. 155%。这种晶体与非晶体共存的结构特征可以改善钐铁合金的渗氮效果。     

LaNi5合金中的杂质C与H2的反应研究

LaNi₅储氢合金中的杂质C在合金放氢过程中尤其是在高温放氢时会以CH₄的形式释放,从而影响氢气的纯度。氢等离子体电弧熔炼法是去除LaNi₅合金中杂质C的有效方法,其中H在除C过程中起到了至关重要的作用。为了研究C与H₂在氢等离子体电弧熔炼过程中的作用机制,本文利用气相色谱分析仪分别对熔炼前后的炉内气氛进行了分析研究。此外,依据LaNi₅合金与H的相互作用,本文探索了吸氢脱氢过程中,合金中杂质C与H的反应过程,并对合金高温放氢纯度及放氢后合金C含量的变化进行分析。结果表明：在氢等离子体电弧熔炼和吸氢脱氢处理过程中,LaNi₅合金中的C与H反应并以CH₄的形式逸出,从而降低了LaNi₅合金中的C含量。在对LaNi₅合金吸氢脱氢法处理过程中,合金中的原始C含量越高,500℃热解析H₂中的CH₄含量越高,且随着吸放氢循环次数的增加,释放的CH_4...     

机械合金化非晶的研究现状

机械合金化是一种制取非晶合金的新方法。本文就机械合金化非晶转变机制、非晶合金系统、非晶形成区的实验测定和机械球磨工艺对非晶化过程的影响等问题对机械合金化非晶的研究现状作一简单综述。     

Fe基块体非晶合金的结构转变及其对力学性能的影响

通过铜模吸铸法制备了尺寸不小于2 mm的块体非晶合金Fe45Co7Cr14Mo10Y2B6C15,采用热处理的方式实现非晶合金的结构转变过程,通过组织形貌观察及热力学分析表征非晶合金的结构变化,并且就非晶合金的结构转变对压缩强度及硬度的影响进行了探讨。试验结果表明:非晶合金的结构转变受热力学和动力学因素共同影响;而晶化相的存在会对力学性能产生影响,含部分晶化相的非晶合金硬度升高,压缩强度下降。     

LaNi_(5-x)Al_x贮氢合金的研究

本研究用Ａｌ置换ＬａＮｉ５合金中的部分Ｎｉ，得到一系列ＬａＮｉ５－ｘＡｌｘ（ｘ＝０．１，０．３，０．５）贮氢合金。对这些合金的吸放氢热力学和动力学性能的实验研究表明，随着Ａｌ的加入及Ａｌ含量的增加，贮氢合金的平台氢压降低，吸氢量有所减少，而吸放氢速度有所增加。通过对合金及其氢化物晶体结构的ＸＲＤ分析，发现Ａｌ的加入并未使晶体结构类型发生变化，只是晶格常数变大；ＬａＮｉ５－ｘＡｌｘ合金吸氢后原晶体结构也未发生变化，但其晶格常数增加较大。     

循环伏安法测定纳米晶贮氢合金中氢扩散系数

用双辊快淬法制备了纳米晶稀土贮氢合金,XRD图谱表征为结晶较好的CaCu5六方结构,Scherrer公式计算晶粒大小约为40nm。利用循环伏安法测定了纳米晶稀土贮氢合金电极中的氢扩散系数(DH=1.67×10-7cm2/s),由于纳米晶粒具有较高的结晶度和细小的晶粒尺寸,高密度晶界为氢在合金内部的扩散提供快速通道,提高了贮氢合金的吸放氢效率,从而提高了氢的扩散性能,使电极中氢的扩散系数增大。     

TiZrNi准晶电化学储氢性能研究

准晶是一种结构特殊的固态有序相.其特殊的原子排列方式可能会使其具有较高的储氢性能.研究目的是获得Ti系准晶,并对其电化学储氢性能进行研究.采用铸造法炼制合金,准晶难以形成.因此采用首先通过机械合金化获得非平衡态合金,然后对非平衡态合金进行不同温度热处理来获得准晶的技术路线.采用机械合金化制备了Ti42.5 Zr42.5 Ni15非晶.在机械合金化过程中要注意气体保护,否则难以形成非晶.将非晶合金在530℃处理2h后,在基体中出现了准晶,此时的基体为准晶和晶态混合物,准晶占大部分.经750℃处理2h后,合金基体中只有晶态存在.对不同状态合金进行了电化学储氢特性测量.对于非晶、准晶、晶态三状态合金,其电化学储氢均存在一个活化过程.非晶态的容量最高,其次为准晶态,晶态最低.     

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。     

大吸气量新型吸氢材料的研究

主要介绍了一种新的非蒸散型大吸气量吸气材料。该材料由金属锆及其金属间化合物Zr Al16和Zr V Fe经真空烧结制成。通过吸气性能测试装置、X射线、扫描电镜等测试手段对材料吸氢性能及显微结构进行了分析。结果表明该材料具有比同类代表产品更优异的吸氢性能 ,并且在低温和高温条件下都具有好的吸氢能力。在 5 0 0℃低温激活第 10min吸气速率S10 达到 5 136 .5ml·s-1·g-1,特征吸气量Q10 达到 1835 14ml·Pa·g-1;80 0℃高温激活 10minS10 达到ml·s- 1·g-1,Q10 达到 2 2 4 936ml·Pa·g-1。     

快淬对合金Mm(NiCoMnAl)5.1B0.1组织及电化学性能的影响

对铸态和快淬态贮氢合金Mm(NiCoMnAl)5.1B0.1的微观组织和电化学性能进行了研究。发现快淬态合金基本上消除了第二相，快淬合金组织中存在一定比例的非晶相，并且随着淬速增加非晶相的量增多；与铸态合金相比，快淬态合金的放电容量有所降低，但循环寿命显著提高，这主要是由于快淬导致晶粒细化和形成一定数量的非晶态组织。     

Fe-Ni合金电沉积过程及机理初探

采用电子探针和扫描电镜方法对Fe-Ni合金在不对称交流条件下电沉积过程进行了研究,并对Fe-Ni合金电沉积机理进行了的初步探讨.结果表明,采用不对称交流电镀可以减少Fe-Ni合金电解液的浓差极化现象,从而降低镀层中的含氢量,消除镀层的内应力,提高镀层与基体金属的结合强度.     

Characteristic Investigation of Nano-Crystal Hydrogen Storage Alloys

A Ml (NiCoMnA1)5 hydrogen storage alloys was prepared by double-roller rapid quenching.Its microstructure, electrochemically and kinetic characteristic were studied.A uniform crystal phase with CaCu5 structure could be detected by XRD analyses, whose average grain size is 30 ～ 50 nm and the ratio of c/a of nano-crystal hydrogen storage alloy is larger.The hydrogen absorption/desertion p - C isotherms of alloy show that its fiat-performance is perfect and the magnetic stagnant effect is very little.An simulate cell is used for electrochemical measurement.Electrode is 10C, the capacity decreasing rate via the 450 cycles at 7C is less than 20%.     

掺杂对氢化燃烧合成镁基储氢合金性能的影响

借助XRD、SEM和自制放氢量的测试装置研究了掺杂对氢化燃烧合成镁镍储氢合金性能的影响。结果表明：三种掺杂中以掺富铈镧系金属产生的镁镍氢化物最多,掺铜产生镁镍氢化物的晶格畸变最为明显。晶胞分析显示Mg_2NiH_4的晶胞参数都有一定的变化。300℃、0．1 MPa下放氢速率的测量显示,掺杂降低了放氢温度,放氢速率一般为6～10 min。掺铜放氢量为2．68％,掺钛放氢量为2．35％,掺富铈镧系金属放氢量为3．10％,掺钛、掺富铈镧系金属活化可适当提高吸放氢量。     

稀土镁合金的研究进展

从防氧化、除氢、合金流动性、细化品粒与强化作用等方面概括稀土元素在镁合金中的作用，综述稀土镁中间合金，铸造、变形稀土镁合金与快速凝固稀土镁合金的最新研究动向与成果，并简介发展非品镁合金与镁合金的超塑性研究的巨大潜力。