Mgl．7M0．3（M＝Mg，Ti，Al）Ni贮氢合金结构及性能研究

采用固态烧结法制备了Mg1．7M0．3(M＝Mg、Ti、A1)Ni贮氢合金，X射线衍射分析结果表明，适当提高烧结温度有利于Mg2Ni相的形成；Ti对Mg的取代未引起合金相结构的明显变化，而A1取代Mg除有Mg2Ni相外，还有一呈立方晶体结构的新相生成。Ti、A1对Mg的取代，不仅提高了Mg2Ni合金的放电容量，同时也提高了合金的循环寿命。     

Al、Ti掺杂对Mg2Ni合金相结构稳定性的影响及其微观机理

采用第一性原理赝势平面波方法,研究元素Al和Ti掺杂对Mg2Ni储氢合金相结构稳定性的影响及其微观机理.结果显示:在掺杂浓度x＝0～0.5范围内,所形成的Mg2Ni型Mg2-xMxNi(M＝Al,Ti)固溶体合金的相结构稳定性随Al掺杂浓度的增大而增强,随Ti掺杂浓度的增大而减弱,且Mg2-xMxNi(M＝Al,Ti)固溶体合金相对于立方结构的Mg3MNi2(M＝Al,Ti)化合物呈现热力学不稳定性,极易分解成由立方结构Mg3MNi2(M＝Al,Ti)和六方结构Mg2Ni组成的复合相,计算结果与实验结果吻合.电子结构分析表明,Al、Ti掺杂Mg2Ni储氢合金的相结构稳定性与体系在低能级区的成键电子数密切相关.     

Mg3MNi2（M=Ti，Al）的晶体结构

Al和Ti对Mg2Ni结构中部分Mg的取代,得到与Mg2Ni晶体结构不同的新型合金．多晶X射线结构分析表明,其化学式为Mg3MNi2(M=Ti,Al),立方晶系,空间群Fd3m,Z=16,48个Mg坐落在48(y),16个M(M=Al,Ti)坐落在16(d)位,32个Ni坐落在32(e)位,Mg3AlNi2的晶胞参数a=1．15474(2)nm,Mg3TiNi2的a=1．16178(2)nm．与Mg2Ni相比,Mg3MNi2合金的晶体密度更大,Mg-Ni键长更长,吸放氢温度降低,循环寿命延长．     

Mg(2-x)AlxNi的燃烧合成及其电极性能

采用燃烧合成法合成了三元镁基储氢合金Mg2-xAlxNi(x=0.1~0.5),XRD衍射研究表明合成产物中出现了具有Ti2Ni型立方结构的新相,SEM结果显示合金表面存在大量缺陷.Al元素部分替代Mg对Mg2Ni电化学性能影响的研究表明:Mg2-xAlxNi合金的电化学容量和循环寿命明显优于无Al的Mg2Ni,这归因于新相Mg3AlNi2的结构特点及形成的Al2O3保护层.此外,对合成产物的进一步的机械研磨有助于改进合金的活化行为及电极容量,但无助于循环能力的提高.     

Al,Mn对Mg2Ni型贮氢合金相形成及电化学性能的影响

采用压制烧结和随后机械合金化的方法制备了非晶态的Mg2Ni型电极合金。研究了Al，Mn替代Mg后对合金相形成及电化学性能的影响。XRD测试显示：各合金在610—620℃经过5h烧结后的相结构大部分为Mg2Ni相，与Ni粉混合球磨72h后全部转变为均匀的非晶相。电化学性能测试结果表明：Al，Mn替代后的三元、四元合金的放电容量、高倍率性能较Mg2Ni合金均有显著提高，其中四元Mg1.8Al0.15Mn0.05Ni合金的综合性能最佳。     

新能源汽车零部件用镁合金的改性研究

制备了新能源汽车零部件储氢电池用Mg2Ni和Mg1.7Al0.2Ti0.1Ni0.8Cr0.2镁合金,并进行了显微组织、物相组成、充放电性能和耐腐蚀性能的测试。结果表明,与未添加合金元素的Mg2Ni合金相比,Mg1.7Al0.2Ti0.1Ni0.8Cr0.2合金的放电容量最大值从126 m Ah/g增加至768 m Ah/g;20次充放电循环后放电容量的衰减率下降78.44%,腐蚀电位正移251m V,Mg1.7Al0.2Ti0.1Ni0.8Cr0.2合金的充放电性和耐腐蚀性得到显著提高。     

M（M=Sm,Nd,Pr）替代La对A2B7型贮氢合金电化学性能的影响

采用M（M=Sm,Nd,Pr）部分替代La,用合金熔炼及退火的方法制备La0.8–xMxMg0.2Ni3.35Al0.1Si0.05（M=Sm,Nd,Pr;x=0–0.4）电极合金,以提高RE–Mg–Ni系A2B7型贮氢合金的电化学性能。用X射线衍射（XRD）及扫描电子显微镜（SEM）分析合金的相组成和显微结构。结果表明,合金由六方结构Ce2Ni7型的（La,Mg）2Ni7相与六方结构Ca Cu5型的La Ni5相组成。随着M替换量的增加,铸态及退火态合金的放电容量均出现最大值。铸态及退火态合金的循环稳定性均随着M替换量的增加而增加。此外,合金的电化学动力学性能（包括高倍率放电性能、电荷传递速率、极限电流密度、氢扩散系数）均随着M替换量的增加呈现先上升后下降的趋势。     

La0.67Mg0.33Ni3.0-xAlx（x=0.0-0.35）贮氢合金相结构和电化学性能研究

采用X射线衍射、电子探针和电化学测试研究了La0.67Mg0.33Ni3.0-xAlx（x=0.0-0.35）合金的相结构和电化学性能。XRD结果和EPMA观察表明：La0.67Mg0.33Ni3.0合金由LaNi3相和La2Ni7相组成。然而La0.67Mg0.33Ni3.0-xAlx（x=0．1，0．2，0．35）合金不含LaNi3相。研究结果表明Al替代Ni改变了La0．67Mg0．33Ni3.0合金的相结构，Al替代Ni不利于La0．67Mg0．33Ni3.0合金中LaNi3相的形成。此外，随Al含量的增加，La0.67Mg0.33Ni3.0-xAlx（x=0．1，0．2，0．35）合金的相结构也发生了变化。WDS分析表明：随La0.67Mg0.33Ni3.0-xAlx合金中X的增加，Al在LaNis相中的含量增加，但Al在LaNi2相的含量很少并且几乎不随X变化。电化学性能测试表明：Al替代Ni提高了La0.67Mg0.33Ni3.0合金电极的循环稳定性。但La0.67Mg0.33Ni3.0-xAlx合金电极的放电容量却随Al含量的增加而明显降低。     

Al替代Mg对La2MgNi7.5Al1.5贮氢合金相结构和电化学性能的影响

采用X射线衍射、电子探针和电化学测试研究了La2Mg1-xAlxNi7.5Co1.5(x=0.0,0.1,0.3,0.5)合金的相结构和电化学性能.XRD结果和EPMA观察表明,少量的Al替代Mg(x=0.1)不改变La2MgNi7.5Co1.5合金的相组成,合金仍然由LaNi3相和αLa2Ni7相组成,然而La2Mg0.9Al0.1Ni7.5Co1.5合金中LaNi3相的丰度明显下降,αLa2Ni7相的丰度则增加,较多的Al替代Mg改变了La2MgNi7.5Co1.5合金的相组成并导致合金中LaNi3相消失,La2Mg1-xAlxNi7.5Co1.5合金中Al含量的变化对合金中不同相晶胞参数的影响不相同.此外,少量的Al替代Mg(x=0.1)几乎不降低La2MgNi7.5Co1.5合金的贮氢容量和最大电化学放电容量,但随La2Mg1-xAlxNi7.5Co1.5合金中Al含量的增加,合金的贮氢容量、最大电化学放电容量和活化性能不断下降,Al替代Mg能明显提高La2MgNi7.5Co1.5合金的电化学循环稳定性,对提高该合金电极的高倍率放电性能也是有利的.     

添加Nd、Zn、Ti的Mg2Ni基合金微观组织及氢化动力学

为了提高Mg2Ni基合金的储氢动力学性能,通过熔炼方法分别添加金属元素Nd,Zn和Ti来防止镁的氧化和蒸发,将Mg2Ni基合金在有覆盖剂保护的电阻炉中进行熔炼。借助XRD 和 SEM/EDS研究了铸态合金的相组成和微观组织。采用定容法在Sievert’s型PCT测试仪上测试了合金的氢化动力学性能。Nd、Zn和Ti的添加导致了微量相Mg6Ni和Ni3Ti的生成。Nd和Zn溶解在Mg2Ni基合金的α-Mg、Mg2Ni和MgNi2相中。添加Nd元素后,合金的首次吸氢量高于Mg2Ni的,达到2.86%（质量分数）。Mg2Ni基合金的吸氢动力学性能和活化性能均有所提高。在前3次吸放氢循环过程中,添加Zn和Ti的合金吸氢量和吸氢动力学性能均得到提高。采用Hirooka动力学模型分析了合金的氢化动力学性能及反应机制。     

Ti合金化Mg2Ni氢化物能量和电子结构的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论的第一性原理赝势平面波方法,计算Ti掺杂Mg2Ni储氢合金及其氢化物的能量和电子结构。计算结果表明:在掺杂浓度为0≤x≤0.5的情况下,Ti优先占据Mg(II)位,Ti的掺杂使Mg2Ni合金稳定性降低,且随着掺杂浓度的升高,对稳定性的削弱效果逐渐增强。六方结构的固溶体合金Mg(2-x)TixNi(0≤x≤0.5)相对于立方结构的Mg3TiNi2化合物呈现热力学不稳定性,极易分解为Mg3TiNi2和Mg2Ni组成的复合相。Ti的掺杂使低能级区域的成键电子数减少,削弱了H-Ni的成键作用,提高了Mg2Ni氢化物的解氢能力。     

La0.7Mg0.3Ni2.55-xCo0.45Alx(x=0～0.4)贮氢合金的循环稳定性

为了提高La-Mg-Ni系贮氢合金的循环稳定性,以Al部分替代Ni,采铸造及快淬工艺制备了La0.7Mg0.3Ni2.55-xCo0.45Alx(x=0,0.1,0.2,0.3,0.4)电极合金,研究了Al替代量及快淬工艺对合金微观结构及电化学循环稳定性的影响。X射线衍射分析结果表明:铸态及快淬态合金具有多相结构,包括(La,Mg)Ni3相、LaNi5相和一定量的LaNi2相;Al替代使铸态合金中LaNi2相的量显著增加,但对快淬态合金中LaNi2相的相丰度影响不显著。电化学测试结果表明:随Al替代量的增加,合金的循环寿命大幅度提高;快淬处理可以提高合金的循环寿命,但随Al替代量的增加,淬速对循环寿命的影响减小。     

纳米晶Mg2-xTixNi0.8Cr0.2四元合金的气态储氢性能

纳米晶Mg2-xTixNi0.8Cr0.2(x=0.05,0.10,0.15,0.20)四元合金由纯Mg,Ti,Ni,Cr粉在773 K经4h烧结后机械球磨而成.该合金具有良好的活化性能和吸氢动力学性能.合金在393 K,4.0 MPa氢压条件下,2min内便可以完成总吸氢量的75%(质量分数)以上,Mg1.95Ti0.05Ni0.8C0.2最大吸氢量可达到3.35%.在493 K,0.1 MPa条件下可快速放氢,Mg1.80Ti0.20Ni0.8Cr0.2在18 min内便可完成放氢过程,总放氢量为2.17%.所有合金具有良好的低温吸氢性能,353 K时Mg1.85Ti0.15Ni0.8Cr0.2合金最大吸氢量可达到2.08%.XRD分析结果显示,Ti替代Mg后,合金中主要存在Mg2Ni与Ni两相,另外,还有微量的Mg与TiNi相,TiNi相弥散分布在合金中,对合金的吸放氢性能有一定的催化作用.     

Ti3B4表面修饰对Mg45Ti3V2Ni50合金电极循环稳定性的影响

用机械合金化法合成不同组成的Ti-B系列的复合物与Mg45Ti3V2Ni50储氢合金.探索Ti、B复合修饰对Mg45Ti3V2Ni50合金循环稳定性的影响,筛选出对Mg45Ti3V2Ni50合金电极综合修饰效果较好的Ti3B4.将Ti3B4以不同质量比对Mg45Ti3V2Ni50合金电极球磨修饰.结果表明:不同比例的修饰,对储氢合金电极循环稳定性的提高程度不同,持久性不同,Ti与B复合修饰提高镁基储氢合金的循环寿命存在一个最佳组成和最佳比例.     

Hydrogen Storage Properties of Co-free La-Mg-Ni-Based Alloys

在Ar气保护下采用磁悬浮感应熔炼方法,制备无CoLa1.8Ti0.2MgNi9-xAlx(x=0,0.1,0.2,0.3,0.4)合金,系统研究Al取代Ni对合金的结构及贮氢性能的影响。所有合金均包含LaMg2Ni9相,当Al含量x≥0.1,La(Ni,Al)5相取代LaNi5相、LaNi3相消失、LaNi2相出现。测试合金的焓变值与LaNi5合金(–30.6kJ/molH2)相近。Al取代Ni不仅提高合金电极的放电容量,而且改善循环稳定性及电化学动力学性能。La1.8Ti0.2MgNi8.7Al0.3合金贮氢性能较好,30℃下有效吸氢质量分数为1.32%;最大放电容量达到340mAh/g;1400mA/g放电电流密度下高倍率放电性能HRD1400高达79.8%;经100次充放电循环放电容量保持率为60%。     

Mg17Al12基储氢合金的表面复相改性

采用机械球磨法制备Mg17Al12合金,系统研究了球磨时间对Mg17Al12形成过程的影响;并以球磨12 h的Mg17Al12合金为基体,添加5%、10%（质量分数）的Ni、Cu单质,通过机械球磨对合金进行表面复相改性。采用P-C-T测试仪测定合金的储氢性能,研究添加不同质量分数的单质对Mg17Al12合金储氢性能的影响。结果表明：球磨12 h Mg17Al12的吸氢速率较慢,吸氢时间较长,需在1400 min达到最大吸氢量为4.1%（质量分数）,接近其理论吸氢量4.4%,Mg17Al12的吸放氢过程是可逆的。Cu对Mg17Al12进行表面复相改性,可以显著改善其吸氢动力学性能,添加5%Cu和10%Cu的合金在623 K,240 min的吸氢量分别为4.07%和3.9%。经过Cu和Ni复相改性后的Mg17Al12具有较好的放氢性能,添加5%Cu合金在553 K放出3%的氢气。Ni对Mg17Al12进行表面复相改性,对其性能有一定的提高,但是和Cu相比,并不明显     

Mg67-xCaxNi33 (x=0, 5, 10, 15, 20, at%)合金的物相及储氢性能研究

采用感应熔炼、甩带结合机械球磨法制备了Mg67-xCaxNi33(x=0,5,10,15,20,at%)储氢合金。研究了Ca含量及制备工艺对合金相结构和储氢性能的影响。结果表明,制备工艺(熔炼,熔炼+球磨,熔炼+甩带+球磨)对储氢合金的物相组成影响不大,而含Ca的合金经过甩带后容易形成非晶。不含Ca的Mg67Ni33合金主要由Mg2Ni相组成,并含有少量的Mg相;随着Ca含量升高,合金中的Mg2Ni相逐渐减少,而MgNi2相和Mg2Ca相逐渐增加。当Ca含量增加到20at%时,Mg47Ca20Ni33则主要由MgNi2和Mg2Ca组成,几乎没有Mg2Ni生成。P-C-T测试结果表明,在573K下,Mg67-xCaxNi33合金的最大吸氢量随着合金中Ca含量的升高而降低,这主要是由于Mg2Ni相含量减少造成的。吸氢后的Mg67Ni33主要由Mg2NiH4组成,而含Ca合金吸氢后则主要由Mg2NiH4、CaH2和不吸氢的MgNi2相组成。     

铸态及快淬态La0. 55 M0. 2 Mg0. 25 Ni3.2C00.2 Al0.1（M=Zr，Pr）合金的电化学贮氢动力学

为了改善La-Mg-Ni系A2B7型电极合金的动力学性能,用M（M=Zr,Pr）部分替代合金中的A侧元素La。用真空快淬技术制备了La0. 55 M0. 2 Mg0. 25 Ni3.2C00.2 Al0.1（M=Zr,Pr）电极合金,探索了快淬工艺参数对合金电化学贮氢动力学性能的影响。用XRD、SEM及TEM表征了铸态及快淬态合金的结构,结果发现,铸态及快淬态合金均由多相组成,包括两个主相（La,Mg）2Ni7和LaNi5以及残余相LaNi2。快淬Pr替代合金具有微晶、纳米晶结构,而在快淬Zr替代合金中发现明显的非晶相。电化学测试结果表明,合金的高倍率放电能力随淬速的增加先增加后减小。电化学交流阻抗（EIS）、Tafd极化曲线及电位阶跃测试的结果都表明,合金的电化学贮氢动力学性能随淬速的增加先上升后下降。     

B2O3对铸态Mg-Al-Ti-B合金的显微组织与力学性能的影响

采用机械合金化制备的 Mg?Al?Ti?B 合金,其微观组织的均匀性较差,而且致密性也不好。为了提高Mg?Al?Ti?B合金微观组织的均匀性和致密性,使其力学性能得到改善,制备了铸态Mg?9Al?6Ti合金。采用金相显微镜、扫描电镜、X射线衍射与力学性能测试等手段,研究B2O3对Mg?9Al?6Ti (质量分数,%)合金的显微组织与力学性能的影响。结果表明：添加3%的B2O3使Mg?Al?Ti?B合金的晶粒尺寸减小到12μm,Ti颗粒完全消失,沉淀相Mg17Al12减少,而TiAl3相增多。由于新沉淀相MgB6和Ti3B4的析出,Mg?9Al?6Ti?3B2O3合金的结构变得均匀,平均硬度为HV77.1,平均抗拉强度、屈服强度和伸长率分别是171.2 MPa、113.5 MPa和5.2%。     

高Nb-TiAl合金/Ni-Cr-W高温合金扩散连接界面相演化（英文）

在1000℃-50 MPa-60 min条件下对高Nb-Ti Al和Ni-Cr-W高温合金进行了扩散连接,通过光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)和X射线衍射仪(XRD)对扩散连接界面处显微组织及相组成进行了分析。研究结果表明,未添加中间层时,高Nb-Ti Al合金/Ni-Cr-W高温合金扩散连接接头处的相组成为γ-Ti Al、Ni2Al Ti、Ni3Ti、(Ni Cr)ss相、γ相。而高Nb-Ti Al合金/Ti/Cu/Ni-Cr-W高温合金扩散连接接头处的相组成为Ti3Al、Tiss、Ti2Ni、rich Cu-Ni Al Ti、α2-Wss、Ni2Al Ti、(Ni Cr)ss相、γ相。此外,由于Cr和W的扩散速度较慢,Cr和W原子主要偏聚在靠近Ni-Cr-W高温合金的区域。Ti/Cu箔的加入有利于界面处元素的扩散和反应,可以有效避免微裂纹的产生。