Ce-Al-Cu三元系合金相關系及其合金電化學性能的研究.pdf

1、本論文采用X射線衍射(XRD),差熱分析(DTA),掃描電鏡(SEM)等方法測定了Ce-Al-Cu(貧Cu端)三元系熔鑄態(tài)合金的相關系,并且利用了Rietveld方法計算機程序?qū)w系中的化合物進行晶體結(jié)構(gòu)修正。另外,本實驗利用所建立的相關系對鈰基金屬塑料(AMP)的形成機制做了理論分析,最后采用了元素替代法和不同的熱處理工藝對化合物Ce(Cu1?xAlx)5的電化學性能進行了優(yōu)化研究。
　　Ce-Al-Cu三元體系合金有很好的玻璃

2、形成能力,能夠利用傳統(tǒng)的銅模吸鑄辦法在一個很寬的成份區(qū)內(nèi)形成非晶?？紤]到Ce-Al-Cu三元非晶金屬塑料(AMP)在傳統(tǒng)的電弧熔煉爐中熔煉后銅模吸鑄就可以得到,本論文對電弧熔煉的Ce-Al-Cu(貧Cu端)三元系熔鑄態(tài)合金的相關系進行分析。通過所建立的相關系圖,確定了Ce-Al-Cu三元非晶金屬塑料(AMP)的成份范圍主要集中在富鈰端的相區(qū),Ce3Al相為富鈰端相區(qū)所共有,該區(qū)域低的共晶溫度和α-Ce3Al的特殊晶體結(jié)構(gòu)在鈰基金屬塑料(

3、AMP)形成過程中起著很重要的作用。由此我們首次提出了Ce基金屬玻璃形成的原子簇堆垛阻挫(Cluster Stacking Frustration)機制。與Ce-Al-Cu三元系平衡相圖相比較而言,對傳統(tǒng)電弧熔煉得到的熔鑄態(tài)樣品的相成份確定,可以為非晶金屬塑料(AMP)的形成機制提供更好的數(shù)據(jù)信息。
　　采用電弧熔煉方法系統(tǒng)研究了Ce-Al-Cu(貧Cu端)體系熔鑄態(tài)相關系,結(jié)果表明:Ce-Al-Cu(貧Cu端)三元體系在熔鑄態(tài)下

4、由16個單相區(qū),32個雙相區(qū)和17個三相區(qū)組成。16個單相區(qū):θ(Al2Cu),η2(AlCu),*τ1(CeAl12?xCux),*τ2(Ce2Al17?xCux),*τ3(CeAl13?xCux),*τ4(CeAl4?xCux),*τ5(Ce2AlCu2),α(CeCu5),β(α-Ce3Al11),γ(CeAl3),δ(CeAl2),ε(Ce Al),ζ(α-Ce3Al),ι(CeCu),κ(Al)和λ(γ-Ce)。32個雙相區(qū):

5、κ+θ,κ+*τ1,κ+*τ4,κ+β,θ+*τ1,*τ1+*τ2,*τ2+*τ4,*τ1+*τ4,*τ4+β,*τ4+γ,β+γ,γ+δ,*τ4+δ,α+δ,*τ4+α,α+*τ2,*τ3+α,*τ2+*τ3,*τ1+*τ3,θ+*τ3,η2+*τ3,θ+η2,α+*τ5,δ+*τ5,δ+ε,ε+*τ5,ε+ζ,ζ+*τ5,ι+*τ5,ζ+ι,λ+ζ,λ+ι。17個三相區(qū):κ+θ+*τ1,κ+*τ1+*τ4,κ+*τ4+β,θ+η2+

6、*τ3,θ+*τ3+*τ1,*τ3+*τ1+*τ2,*τ1+*τ2+*τ4,*τ4+β+γ,*τ4+γ+δ,*τ3+*τ2+α,*τ2+α+*τ4,α+*τ4+δ,δ+α+*τ5,*τ5+ε+δ,*τ5+ε+ζ,*τ5+ζ+ι,ζ+ι+λ。
　　在熔鑄態(tài)下,Cu在Al,α-Ce3Al11,CeAl3和CeAl2中的最大固溶度分別為2.48 at.％ Cu,1.6 at.% Cu,3.7 at.% Cu和5.3 at.% Cu,而A

7、l在CeCu5中的最大固溶度為44.1 at.%Al。Al2Cu和AlCu的固溶區(qū)范圍分別為32.1～32.7 at.%Cu和53.5～57.3 at.%Cu。研究的體系中有5個三元相,這五個三元相及其固溶度分別是:CeAl12?xCux(4.0≤x≤4.53),Ce2Al17?xCux(6.49≤x≤7.87),CeAl4?xCux(0.73≤x≤1.10),CeAl13?xCux(6.62≤x≤6.92)和Ce2AlCu2。

8、　　利用TREOR計算機程序?qū)衔顲e2AlCu2進行指標化得到結(jié)果:其空間群為Immm,點陣常數(shù)為a=4.273(3)?A,b=5.523(7)?A,c=8.527(8)?A。
　　本實驗還對體系中的合金Ce(Cu1?xAlx)5的電化學性能進行了研究,并利用多元合金化和熱處理工藝手段對合金的電化學性能進行了優(yōu)化。實驗顯示Ce(Cu1?xAlx)5未體現(xiàn)出明顯的儲放氫特性。篩選出經(jīng)過元素替代的合金Ce1?xLaxNi3.6Al