La替代Mg对快淬Mg2Ni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。     

球磨La2Mg17与Ni复合合金的电化学贮氢性能研究

利用机械合金化法制备了La2Mg17+200%(质量分数)Ni复合储氢合金,并对不同球磨时间时合金的微观结构和电化学性能进行研究。结果发现,在球磨过程中Ni粉诱导了La-Mg-Ni非晶/纳米晶结构的形成。XRD和HRTEM结果共同表征了球磨80h时,合金中有Ni金属的存在,且XRD衍射峰强度较低,宽化严重,SAD为宽化的多环,表明形成非晶结构。电化学及其反应动力学测试结果发现,不同球磨时间的电化学反应的动力学控制机理是不同的。球磨60和80h后合金中不仅存在La-Mg-Ni非晶相,同时也有催化剂金属Ni,使合金的表面电荷转移反应电阻较小,氢在合金体相内的扩散系数D和极限电流密度I L均最大,最终导致80h的放电容量为最大值948.3mAh/g。然而,当合金的球磨时间为100和120h时,合金粉化到纳米级,100h的电荷转移反应电阻R ct最大,合金表面电化学反应缓慢,且合金体相内的极限电流密度和氢扩散系数均最小,属于合金电解液表面间的电荷转移和氢向体相内扩散联合控制的过程,必然导致其放电比容量较小。     

La0.67Mg0.33Ni3合金的活化性能与吸放氢动力学研究

以磁场辅助烧结法(MASS)制备的La0.67Mg0.33Ni3合金为对象,采用XRD、SEM及定容法研究了合金的相结构、微观形貌、活化能力及吸放氢动力学性能。结果显示,MASS制备的合金主相为PuNi3型结构的(La,Mg)Ni3。合金颗粒表面粗糙,呈现多孔结构。1T磁场下合成的合金经过3个循环就可完全活化,最大吸氢量达到1.47%(质量分数)。动力学测试表明,该合金在室温、1MPa氢气下50s内吸氢达到饱和;在333K、0.001MPa氢气下400s内可完成放氢,具有最佳的动力学性能,但合金可逆放氢量较低。     

烧结温度对La0.67Mg0.33Ni3合金气态储放氢性能的影响

采用磁场辅助烧结法(MASS)制备La0.67Mg0.33Ni3合金,研究了烧结温度对合金相结构、微观形貌及吸放氢性能的影响。结果显示,973～1123K温度下烧结的合金主相均是PuNi3型结构的(La、Mg)Ni3。活化及动力学测试表明,1023K烧结的合金经过2个循环就能完全活化并在30s内达到最大容量的90%,最大吸氢量达到1.58%(质量分数);PCT结果显示,该合金滞后系数为0.519,吸氢量为1.525%(质量分数),放氢量为1.474%(质量分数),放氢率为0.967,各项性能均为最优。     

掺杂催化剂对NaAlH4吸放氢性能和微观结构的影响

利用PCT测试仪和X射线衍射及场发射扫描电镜等测试手段对NaAlH4 2%(摩尔分数)M(M=Ni、LaCl3、Ce(SO4)2)的吸放氢性能和微观结构进行了研究.结果表明,催化剂的掺杂均可降低NaAlH4的放氢温度,催化剂的催化效果依次为:Ce(SO4)2＞LaCl3＞Ni.掺杂稀土化合物可改善NaAlH4的吸氢性能,使第一步吸氢反应:3NaH Al (3)/(2)H2Na3AlH6完全发生,特别是Ce(SO4)2的掺杂,使样品发生了部分(1)/(3)Na3AlH6 (2)/(3)Al H2NaAlH4的第二步吸氢反应,吸氢量达到2.808%(质量分数).掺杂Ce(SO4)2有利于NaAlH4 在球磨过程中颗粒尺寸细化,颗粒的细化增强了NaAlH4的活性,导致其吸放氢性能提高.     

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。     

烧结工艺对贮氢合金La0.67Mg0.33Ni2.5Co0.5的微观组织结构及电化学性能影响的研究

系统研究了固相反应烧结方法制备La0.67Mg0.33Ni2.5Co0.5贮氢合金的烧结工艺对该合金的微观组织结构及电化学性能的影响规律.分析和研究了合金的微观组织结构、电化学放电性能及Mg含量的挥发损失问题.XRD和SEM及EPMA分析结果表明,在不同烧结条件下合金均由不合Mg的LaNi5相、富Mg的LaNi3相及一个贫Mg的LaNix(x=3.0～3.8)相三相组成.当烧结温度不超过1203k时合金主相为LaNi3相,当烧结温度超过1203K,LaNi5相逐步成为主相.原子吸收光谱分析结果表明,烧结温度不超过1203K,Mg元素没有明显损失;当烧结温度超过1203K,会引起Mg的大量挥发损失.电化学性能分析结果表明,烧结温度不超过1203K,合金放电能力主要受合金组织形成与均匀性影响;而烧结温度超过1203K,Mg元素挥发损失成为影响合金放电能力的决定因素.烧结条件为873～1123k保持24h、1203k保持2h,是制备La0.67Mg0.33Ni2 5Co0.5贮氢合金的适宜工艺.用该工艺制备的La0 67Mg0.33Ni2.5Co0.5贮氢合金Mg含量稳定(2.92%质量分数)、微观组织均匀、放电容量高(395mAh/g)、活化性能好(2个循环).     

TiO2对镁碳复合纳米材料吸放氢性能的影响研究

将TiO2引入镁碳复合材料中反应球磨,在快速纳米化的过程中,TiO2纳米颗粒较容易镶嵌到金属Mg和碳的基体中,对复合材料的吸放氢性能具有良好的催化作用。DSC分析表明,(70Mg30C)2TiO2材料的初始放氢温度比MgH2降低了95℃,高峰放氢温度也降低了80℃。当TiO2的添加量为2%(质量分数,下同)时,(70Mg30C)2TiO2反应球磨储氢密度达到最大值4.78%,300℃放氢量达到3.75%。     

Cu合金化Mg2NiH4储氢体系的组织结构与解氢性能

基于机械反应球磨技术在氢气气氛下成功合成了Mg2NiH4及Cu掺杂Mg2NiH4储氢体系,并采用XRD、SEM、DSC及TGA检测手段对其组织结构与解氢性能进行表征。结果显示,适当提高氢压、延长球磨时间均有助于2Mg-Ni混合物氢化反应的完全化及产物结构的纳米化;Cu掺杂可进一步加快混合物的氢化反应速率,但其产物结构的团聚现象却因MgCu2相的出现而趋于严重;综合热分析表明Cu掺杂不仅降低了Mg2NiH4的解氢温度,还加快了体系的解氢速率;研究结果很好地证实Cu元素是改善Mg2NiH4储氢体系解氢性能最理想的合金化元素之一。     

Mg(BH4)2-NaNH2体系的加热放氢性能研究

采用机械球磨法制备了Mg(BH4)2-NaNH2复合储氢材料,研究了Mg(BH4)2和NaNH2之间的相互作用及其加热放氢性能。当物质的量比为1∶2时,Mg(BH4)2与NaNH2之间发生反应:Mg(BH4)2+2NaNH2→2NaBH4+Mg(NH2)2。当物质的量比为1∶1时,Mg(BH4)2与NaNH2之间发生反应:Mg(BH4)2+NaNH2→NaBH4+MgBNH6。加热到400℃,该样品分两步进行放氢反应,放氢峰温分别在190℃和369℃,可以放出4.7%(质量分数)氢气。第一步放氢反应为MgBNH6分解产生MgH2,即:MgBNH6→MgH2+BN+2H2。第二步放氢反应为MgH2的分解:MgH2→Mg+H2。     

氢化燃烧合成Mg2NiH4及氢化物放氢温度的研究

报道了原料中不同镍含量对氢化燃烧合成Mg2NiH4的影响和生成物中各氢化物的放氢温度等相关研究.氢化燃烧合成的结果表明:当镍含量＜54.6%时,随着镍含量增加,氢化燃烧合成物中的Mg2NiH4增加,MgH2减少;DSC-TG曲线的结果表明,Mg2NiH4、Mg2NiH0.3和MgH2分别在650、683、719K附近产生放氢吸热和失重.     

Mg95Ni5-30wt%La0.7Mg0.3Ni2.8Co0.5复合物的吸放氢性能研究

先采用氢化燃烧合成法制备Mg95Ni5,然后将氢化燃烧合成产物与30%(质量分数)La0.7Mg0.3Ni2.8Co0.5合金进行机械球磨复合,球磨时间分别为5、10、15和20h;将Mg95Ni5的氢化燃烧合成产物直接球磨10h用于对比研究.采用X射线衍射仪、扫描电镜、能谱仪及气体反应控制器研究了材料的相组成、微观形貌、颗粒化学成分以及吸放氢性能.研究表明,球磨10h的Mg95Ni5/La0.7Mg0.3Ni2.8Co0.5复合物具有最佳的吸放氢性能,在373K,50s内基本达到饱和吸氢量3.78%(质量分数);在523K,1800s内放氢量为3.83%(质量分数);其起始放氢温度为425K,与Mg95Ni5相比降低了35K,吸放氢性能的改善与复合物的组织结构密切相关.此外,La0.7Mg0.36Ni2.8Co0.5的加入改善了复合物的放氢动力学性能.     

机械球磨3%C-Cu复合粉末的微观组织

为了获得具有良好微观组织的C-Cu复合粉末,以利于后续的压制、烧结和挤压等工艺,用机械球磨方法制备了3%C-Cu(质量分数)复合粉末.运用扫描电镜、背散射和X射线衍射等分析手段研究了该复合粉末的微观组织随球磨时间的演变规律.实验结果表明,随着机械球磨时间的增加,Cu颗粒由树枝状转变为层片状、块状,最后转变为近球形.球磨2 h,复合粉末中的石墨衍射峰消失.随着球磨的进行,复合粉末中Cu的微观应变逐渐增大.经3 h的机械球磨获得了晶粒尺寸约为20 nm的Cu纳米晶,说明该方法可以有效地细化晶粒组织.     

MgNiCu-CrCl3充放氢性能及充氢过程中的“引燃”问题

用机械合金化的方法,通过球磨过程中的吸氧反应,将镁粉、镍粉、铜粉和氯化铬制备成纳米复合物。该纳米复合物具有较好的储氢性能,充氢容量大,充放氢速度快,放氢温度较低。揭示了其快速吸氢的原因,并首次提出了“引燃”的概念,初步研究了充氢过程中出现的引燃现象与温度及球磨时间的关系。上述复合物一般在200℃发生明显的引燃,其温度在几秒中内迅速升高到360-400℃,吸氢量也很快达到重量比5.6%,吸氢过程很快完成。     

机械球磨对Ti/Al混合粉末组织和热稳定性影响的研究

为了探索一种制备高综合性能TiAl基金属间化合物的新方法,研究了机械球磨对Ti、Al粉末微观组织及其热稳定性的影响,结果表明,在机械球磨的作用下Al粉末晶粒以高于Ti的速率细化,最终形成局部含少量Ti 纳米晶的非晶,但在整个过程中未发现Ti、Al元素相互扩散形成Ti-Al金属间化合物中间相;不同球磨时间作用下的Ti/Al粉末中贮有不同的能量,且随时间的延长而增加,以非晶化粉末最为显著,内能的增加是由于机械合金化过程引入了大量的微观缺陷所致,对不同球磨时间的粉末进行热处理显示,球磨时间的增加可大幅度降低形成Ti-Al金属间化合物的温度,球磨75h的复合粉末甚至在350℃,保温1h即可转变成金属间化合物。     

TiC/NiCrMoAlTi金属陶瓷的微观结构与力学性能

采用粉末冶金真空烧结方法制备了TiC/NiCrMoAlTi金属陶瓷.研究了Mo含量对TiC/NiCrAlTi金属陶瓷的微观结构与力学性能的影响.结果表明,在TiC/NiCrAlTi金属陶瓷中添加Mo后,在金属陶瓷的硬质相颗粒周围出现了典型的环形相,随着Mo含量的增加,环形相增多变厚,致使金属陶瓷的硬度线性增加,环形相的生成使金属陶瓷硬质相的颗粒细化、尖角钝化,从而提高了金属陶瓷的抗弯强度,当环形相过度发达时由于其本身较脆,金属陶瓷的抗弯强度降低,Mo含量为4%(质量分数)时抗弯强度达到最大值.     

Microstructural characteristics and mechanical properties of carbon nanotube reinforced aluminum alloy composites produced by ball milling

The influence of milling time on the structure, morphology and thermal stability of multi-walled carbon nanotubes (MWCNTs) reinforced EN AW6082 aluminum alloy powders has been studied. After structural and microstructural characterization of the mechanically milled powders micro- and nano-hardness of the composite powder particles were evaluated. The morphological and X-ray diffraction studies on the milled powders revealed that the carbon nanotubes (CNTs) were uniformly distributed and embedded within the aluminum matrix. No reaction products were detected even after long milling up to 50 h. Nanotubes became shorter in length as they fractured under the impact and shearing action during the milling process. A high hardness of about 436 ± 52 HV is achieved for the milled powders, due to the addition of MWCNTs, after milling for 50 h. The increased elastic modulus and nanohardness can be attributed to the finer grain size evolved during high energy ball milling and to the uniform distribution of hard CNTs in the Al-alloy matrix. The hardness values of the composite as well as the matrix alloy compares well with that predicted by the Hall–Petch relationship.     

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%.     

纳米Mg2 Ni-Ni非晶合金的球磨制备和电极性能

球磨Mg2Ni合金粉和Ni粉制得纳米Mg2Ni-Ni非晶合金。用XRD和SEM分析表征了球磨过程中的相和结构的变化。模拟电池测试结果表明,Mg2Ni/Ni复合粉的首次放电容量随球磨时间的延长有明显提高。当球磨150h形成了纳米Mg2Ni-Ni非晶合金,其放电容量和电极循环性能得到明显改善。