Mg-Ni-La塊體金屬玻璃體系的晶化和儲氫性能研究.pdf

1、Mg基非晶合金與一般Mg合金相比,一般有著較好的吸放氫動力學性能和較低的放氫溫度,且有著Mg基合金儲氫容量大的特點,是極有前途的新型儲氫合金。本文在詳細綜述了國內外關于Mg-Ni-La系非晶儲氫合金研究成果的基礎上,以具有高非晶形成能力(GFA)的幾種Mg-Ni-La塊體金屬玻璃體系合金為研究對象,制備了Mg-Ni-La塊體金屬玻璃體系的非晶合金,用XRD和DSC等方法研究了金屬玻璃的結構和熱力學性能,以及氫化效應對Mg50Ni30La

2、20金屬玻璃的結構和熱力學性能的影響；進一步研究了金屬玻璃的氣態(tài)吸放氫性能和電化學性能。
　　 本文的研究發(fā)現(xiàn)：
　　 (1)成分分別為Mg50Ni30La20、Mg60Ni23.6La16.4和Mg71Ni18La11的合金具有較高的玻璃形成能力,通過單輥快淬法能獲得單一的非晶相合金。三種金屬玻璃在加熱晶化的過程時表現(xiàn)出很寬的過冷液相區(qū)和明顯的動力學特性,第一級晶化激活能分別達221.73KJ/mol、231.79 K

3、J/mol和248.58KJ/mol。Mg50Ni30L20金屬玻璃氫化后仍保留著非晶態(tài)結構,但晶胞峰變的更寬,各熱力學參數都向高溫區(qū)大幅移動,吸氫后金屬玻璃的熱穩(wěn)定性有了很大提高。吸氫使Mg50Ni30La20金屬玻璃由2步晶化變成3步晶化,晶化過程更加復雜。金屬玻璃的晶化動力學性能也發(fā)生了改變,第一級晶化激活能提高到725.56KJ/mol。
　　 (2) Mg50Ni30La20金屬玻璃有著較好的吸氫動力學性能,在423K

4、和4.5MPa的氫壓下,吸氫4h的儲氫量約2.5wt.％。但是放氫動力學性能較差,在523K和10-3MPa的氫壓下無法放氫,在583K時可以緩慢的放氫,4h放氫量為0.41%。Mg50Ni30La20金屬玻璃的P-C-T曲線顯示出在0.7MPa左右有較寬且很平坦的吸氫平臺壓。
　　 (3)三種金屬玻璃的塔菲爾曲線都顯示出在陽極氧化時有鈍化現(xiàn)象,鑄態(tài)合金則鈍化部分不明顯,同時金屬玻璃的腐蝕電位顯著高于鑄態(tài),表明在電解液中有著更高

5、的抗氧化腐蝕能力。根據Tafel曲線計算的Mg50Ni30La20金屬玻璃在自腐蝕電位附近發(fā)生的氧化和還原反應的轉移電子數都為1。非晶薄帶的循環(huán)伏安法測試表明,電位提高到一定程度時非晶薄帶上的電極反應速率受氫原子擴散控制；電極合金內的氫原子擴散速率受合金內氫原子濃度的影響顯著,荷電量為90%、70%、40%和10%時的氫原子擴散速率分別為2.55×10-10、3.12×10-10、3.21×10-10和3.28×10-10 cm2/s,