Mg-,2-Ni型貯氫合金結(jié)構(gòu)與吸氫性能的研究.pdf

1、本文在國內(nèi)外Mg2Ni型貯氫合金研究進(jìn)展的基礎(chǔ)上，確定以成分為Mg2.4Ni的貯氫合金為研究對(duì)象，用真空中頻感應(yīng)爐制備了多元Mg2.4Ni貯氫合金，合金的成分為：(Mg2.4Ni)100-xREx(RE=La，Ce，Nd，Sm； x=0，5，10，15，20)。為了避免Mg的揮發(fā)，在冶煉時(shí)用高純氦氣保護(hù)，用單輥快淬法對(duì)合金進(jìn)行了快淬處理，獲得長(zhǎng)度連續(xù)，厚度為25～35um，寬度為3～10mm的非晶薄帶。用X射線衍射(XRD)、掃描電子顯

2、微鏡(SEM)分析了鑄態(tài)及快淬態(tài)合金的相結(jié)構(gòu)和微觀形貌；用電化學(xué)測(cè)試儀器測(cè)試鑄態(tài)及快淬合金的電化學(xué)性能：用差示掃描量熱法(DSC)測(cè)試了快淬非晶相的晶化溫度，分析了合金成分及快淬工藝對(duì)非晶相熱穩(wěn)定性的影響；用P-C-T曲線測(cè)試儀測(cè)試了鑄態(tài)及快淬態(tài)合金的吸氫量和吸氫動(dòng)力學(xué)性能。結(jié)果表明： 在合金中加入稀土元素La可以顯著提高(Mg2.4Ni)100-xLax(x=0，5，10，15，20)合金的非晶形成能力，La的加入明顯改變了合

3、金的相結(jié)構(gòu)，隨著La含量的增加，合金主相由Mg2Ni相改變?yōu)長(zhǎng)aMg3相和LaNi3相。La含量變化對(duì)非晶相的熱穩(wěn)定性影響較小，鑄態(tài)及快淬合金的活化性能良好，但它們的最大放電容量隨著La含量的增加變化復(fù)雜。合金快淬后吸氫動(dòng)力學(xué)性能惡化，吸氫量降低，這主要是LaNi3快淬后吸氫性能下降所致。 對(duì)(Mg2.4Ni)100-xCex(x=0，5，10，15，20)系列合金的研究結(jié)果表明，稀土元素Ce明顯改變了合金的相結(jié)構(gòu)，快淬工藝及C

4、e含量對(duì)合金的非晶形成能力影響較小，但形成非晶的熱穩(wěn)定性較好，晶化溫度在580℃左右。在鑄態(tài)合金中加入元素Ce，最大放電容量降低。鑄態(tài)的(Mg2.4Ni)90Ce10合金在150min時(shí)吸氫量最高，達(dá)3.6wt％，認(rèn)為Ce7Ni3相和CeMg3相是主要的吸氫相。 研究鑄態(tài)及快淬態(tài)(Mg24Ni)100-xNdx(x=0，5，10，15，20)合金的相結(jié)構(gòu)及吸氫動(dòng)力學(xué)性能發(fā)現(xiàn)，快淬合金(Mg2.4Ni)100-xNdx(x=5，1

5、0)的結(jié)構(gòu)為非晶基體上鑲嵌著不同數(shù)量的納米晶，快淬合金(Mg2.4Ni)100-xNdx(x=15，20)由單一的非晶相組成。隨著Nd含量的增多，吸氫量先增大后減小，成分為(Mg2.4Ni)90Nd10的鑄態(tài)合金吸氫量最大，150min時(shí)高達(dá)3.4wt％，認(rèn)為NdNi7相和NdNi17相是吸氫的關(guān)鍵相；快淬后，合金的吸氫動(dòng)力學(xué)性能惡化，吸氫量降低，非晶態(tài)的(Mg2.4Ni)85Nd15吸氫量最大，150min時(shí)吸氫量為1.9wt％。

6、 對(duì)(Mg2.4Ni)100-xSmx(x=0，5，10，15，20)系列合金進(jìn)行了詳細(xì)的研究，并采用球磨工藝提高其綜合性能。研究結(jié)果表明：在鑄態(tài)合金中加入稀土元素Sm可以優(yōu)化吸氫動(dòng)力學(xué)性能，提高吸氫量；在相同的壓力下，升高溫度，也能改善吸氫動(dòng)力學(xué)性能，主要原因是溫度越高，氫原子的擴(kuò)散系數(shù)越大，越有利于氫原子在合金中的擴(kuò)散與溶解。快淬合金(Mg2.4Ni)90Sm10第一次和第十次氣態(tài)吸氫后都生成氫化物Mg2NiH0.3、SmH2和