球磨制備鎂基Mg-Ti-Ni-R合金的微觀組織及儲(chǔ)氫和電化學(xué)性能的研究.pdf

1、本文首先對各種儲(chǔ)氫合金的研究開發(fā)狀況進(jìn)行了全面簡述,進(jìn)而確定以鎂基儲(chǔ)氫材料為研究對象,采用機(jī)械合金化的方法制備了二元合金MgxTi100-x(x=35,50,65,80)、三元合金Mg35Ti65-xNix(x=5,10,20,30)以及四元合金Mg35Ti35Ni30R10(R=Y,Sc,Nd),借助于X射線衍射、掃描電鏡、透射電鏡、吸放氫測試以及電化學(xué)性能測試等手段分析和研究了Mg含量、球磨時(shí)間和球磨工藝對MgxTi100-x球磨產(chǎn)

2、物微觀組織演化規(guī)律、相結(jié)構(gòu)和吸氫行為的影響;Ni含量對Mg35Ti65-xNix球磨產(chǎn)物微觀組織演化規(guī)律、相結(jié)構(gòu)和電化學(xué)性能的影響以及Mg35Ti35Ni30R10球磨產(chǎn)物微觀組織演化規(guī)律和電化學(xué)性能。
　　 研究結(jié)果表明,對于MgxTi100-x(x=35,50,65,80,)在相同球磨時(shí)間(t=20h)的條件下,球磨合金MgxTi100-x微觀組織的相組成與Mg含量關(guān)系密切,當(dāng)Mg含量x按35～80依次增加時(shí),其球磨產(chǎn)物的相

3、組成依次為BCC型、BCC型(主相)+FCC型+HCP型、FCC型(主相)+BCC型+HCP型和HCP型(主相)+FCC型,其中各物相的晶胞參數(shù)隨Mg含量的增加而減小。隨球磨時(shí)間的增加,Mg35Ti65球磨產(chǎn)物的微觀組織發(fā)生顯著變化,當(dāng)球磨時(shí)間較短時(shí)(t=1～15h)易先形成少量的FCC型固溶體相,當(dāng)球磨時(shí)間t≥20h后則形成單一的BCC型固溶體相。合金的成分和相組成對球磨產(chǎn)物的吸氫行為影響很大,其中具有BCC型結(jié)構(gòu)的Mg35Ti65球

4、磨合金在8MPa氫壓和200℃度時(shí)其最大儲(chǔ)氫容量達(dá)到3.8wt％,并表現(xiàn)出較好的吸氫動(dòng)力學(xué)特性,具有BCC型(主相)+FCC型+HCP型相結(jié)構(gòu)的Mg50Ti50合金的吸氫動(dòng)力學(xué)性能較差,最大吸氫量為3.3wt％;而具有FCC型(主相)+BCC型+HCP型和HCP型(主相)+FCC型混合相的球磨合金MgxTi100-x(x=65,80)其吸氫容量比較小。
　　 對于三元合金Mg35Ti65-xNix(x=5,10,20,30)在相

5、同球磨時(shí)間條件下,球磨合金的微觀組織相組成與Ni元素含量關(guān)系密切,隨Ni含量x從5、10和20增加至30時(shí),其球磨產(chǎn)物的相組成依次為HCP型、HCP型、BCC型BCC型。Mg35Ti65球磨合金在室溫下電化學(xué)容量很低,但通過Ni元素取代部分Ti元素,隨著Ni含量的增加合金其電化學(xué)容量差別較大,當(dāng)X=30時(shí),合金的電化學(xué)容量達(dá)到最大值(238.5mA·h/g),循環(huán)壽命隨著Ni含量的增加循環(huán)壽命有所下降。
　　 對于四元合金Mg3