富镁Mg70(Ni3RE)30非晶合金的玻璃形成能力研究

玻璃形成能力(GFA)是判断合金非晶态结构形成的重要指标.利用甩带快冷技术制备了Mg70(Ni3RE)30(RE=La、Ce、Pr、Nd、Y)非晶合金条带(宽5mm,厚0.2mm),通过差示扫描量热技术(DSC)表征了合金条带的非晶结构转变及其热稳定性.从原子尺度,对合金的原子尺寸参数(δ)、电负性差(Δx)以及原子结构参数(λ)进行了计算和分析.实验数据和理论分析结果表明:RE=Pr时,相应合金的玻璃形成能力最大,RE=Y的最小,其大小次序为:Mg70(Ni3Pr)30> Mg70(Ni3la)30> Mg70(Ni3Ce)30> Mg70(Ni3Nd)30>Mg70(Ni3Y)30,影响Mg70(Ni3RE)30非晶合金玻璃形成能力的主要因素是电负性差,原子尺寸参数和原子结构参数的作用次之.     

Mg70(A0.25Ni0.75)30合金结构及储氢性能

为研究稀土元素Ce、Y对非晶储氢合金催化及其性能的影响,采用快淬法制备Mg70(A0.25Ni0.75)30(A=Ce,Y)合金,使用Sievert’s气体吸附技术和差示热扫描技术研究其储氢性能和热力学稳定性。XRD衍射分析显示,快淬制备的合金为非晶合金,但在573K、2MPa的氢压下,氢化后的Mg70(Y0.25Ni0.75)30会产生MgH2、Mg2NiH4和2相,Mg70(Ce0.25Ni0.75)30会产生Mg2NiH4、CeNi5和MgH2相。不同温度的动力学测试结果表明,快淬法制备的Mg70-(Ce0.25Ni0.75)30和Mg70(Y0.25Ni0.75)30合金分别获得的最大吸氢量为质量分数4.42%和3.09%,Mg70(Ce0.25Ni0.75)30和Mg70(Y0.25Ni0.75)30合金前100s吸氢量分别达到各自最大吸氢量的97%和87%。通过对DSC曲线的分析发现,Mg70(A0.25Ni0.75)30的脱氢活化能较低,分别为111.025±2.790kJ/mol(A=Ce)、84.843±2.057kJ/mol(A=Y)和152.207±6.764kJ/mol(A=Y)。实验结果表明,Y元素对Mg70(A0.25Ni0.75)30合金催化及储氢性能的改善要优于Ce元素。     

Zn对Mg-9Gd-3Y-0.5Zr合金相图及显微组织的影响

为了明确Zn元素对Mg-9Gd-3Y-0.5Zr合金的影响,采用多相平衡相计算软件Pandat计算了Mg-9Gd-3Y-xZn-0.5Zr(质量分数x=1%~6%)合金相图,分析了Zn含量对Mg-9Gd-3Y-0.5Zr合金相平衡的影响.采用示差扫描量热仪、光学显微镜、扫描电镜及能谱仪对Mg-9Gd-3Y-xZn-0.5Zr合金的相变温度及室温相组成进行了验证.结果表明:该系合金计算相变温度结果与实验测试结果基本吻合;计算和实验分析结果显示该合金室温平衡组织为a-Mg+Zr+Mg5Gd+Mg24Y5+MgZn,随着Zn含量的增加,Mg5Gd、Mg24Y5相含量逐渐增加.在非平衡凝固条件下,在晶界处生成板块状MgZn相.当Zn的质量分数为6%时,520℃,8 h+200℃,168 h处理后,合金晶界处发现两种化合物相Mg(Gd0.2Y0.2Zn0.6)和Mg5(Gd0.25Y0.25Zn0.5).     

Mg-Zn-Ca非晶合金对酸性红偶氮颜料的降解能力

为了有效降低酸性红偶氮颜料废水对环境的危害,研究了Mg-Zn-Ca合金的非晶形成能力与非晶条带的循环使用次数对废水的降解速率和脱色率的影响.结果表明,当x不大于4时,M g71+xZn24-xCa5合金可以形成非晶条带.降解速率和脱色率随非晶条带中Mg含量的增加而提高,Mg71Zn24Ca5、Mg73Zn22Ca5和Mg75Zn20Ca5合金与废水作用1 h后的脱色率分别达到83.56%、85.75%和87.18%.脱色反应前后非晶条带的结构基本不变,表明非晶合金具有循环使用特征.非晶合金中Ca元素可以优先富集形成矿化物质,从而造成Mg元素在合金表面的富集,这成为非晶合金的降解能力并未显著降低的主要原因.     

Ce-Al-Ni非晶合金制备及非晶形成能力研究

采用熔体旋淬法制备了Ce75Al25-xNix(x=4,8,16)和Ce68Al17Ni15,Ce73Al15Ni12非晶合金薄带,用X射线衍射(XRD)法表征了合金薄带的相结构,用差示扫描量热法(DSC)测量了合金薄带连续加热过程相变规律,研究了Ce-Al-Ni合金的非晶形成能力与合金成分及相应的非晶形成能力参数(ΔTx,Trg,γ,δ,β,ω)之间的关系.研究结果表明:当Ce的含量一定时,随着合金中Ni原子百分数的增加,合金的非晶形成能力降低;研究还发现Ce-Al-Ni体系具有非常特殊的非晶形成规律,计算评估的用来预测具有强的非晶形成能力的合金成分参数(ΔTx,Trg,γ,δ,β,ω)不能用来表征Ce-Al-Ni合金的非晶形成能力;根据非晶形成能力参数计算的预测具有强的非晶形成能力的合金成分,实验研究不能观察到更好的非晶形成能力.     

富镁Mg_（70）（Ni_3RE）_（30）非晶合金的玻璃形成能力研究

玻璃形成能力（GFA）是判断合金非晶态结构形成的重要指标。利用甩带快冷技术制备了Mg70（Ni3RE）30（RE=La、Ce、Pr、Nd、Y）非晶合金条带（宽5 mm,厚0.2 mm）,通过差示扫描量热技术（DSC）表征了合金条带的非晶结构转变及其热稳定性。从原子尺度,对合金的原子尺寸参数（δ）、电负性差（Δx）以及原子结构参数（λ）进行了计算和分析。实验数据和理论分析结果表明：RE=Pr时,相应合金的玻璃形成能力最大,RE=Y的最小,其大小次序为：Mg70（Ni3Pr）30〉Mg70（Ni3la）30〉Mg70（Ni3Ce）30〉Mg70（Ni3Nd）30〉Mg70（Ni3Y）30,影响Mg70（Ni3RE）30非晶合金玻璃形成能力的主要因素是电负性差,原子尺寸参数和原子结构参数的作用次之。     

A2B7型La0.75Mg0.25Ni3.5-xCrx(x=0～0.3)贮氢合金相结构及电化学性能研究

采用感应熔炼方法制备了La0.75Mg0.25Ni3.5-xCrx(x=0,0.05,0.1,0.2,0.3)四元贮氢合金,系统地研究了合金B端Cr元素对Ni部分替代对合金相结构及电化学性能的影响.X衍射(XRD)分析表明,La0.75Mg0.25Ni3.5合金是由La2Ni7相组成.随着Cr元素的加入,该类合金中出现LaNi5相及LaNi3相,且随着Cr含量的增加而增多.电化学测试表明,随Cr含量的增加,合金电极活化次数变化不大,最大放电容量逐步降低,合金的最大放电容量由x=0.05时的383.43 mAh/g下降到x=0.3时的348.40 mAh/g;而合金的高倍率放电性能呈现先增后减的趋势,当电流密度为900 mA/g时,合金的高倍率放电性能由83.66%(x=0)增加到92.57%(x=0.05)然后减小到83.9%(x=0.3);循环稳定性先增加后下降,当x=0.1时合金电极的循环寿命达到最大(S100=74.71%).     

Ga 对 Fe40Ni40P14B6 非晶合金电化学腐蚀行为的影响

具有高的玻璃形成能力Fe基非晶合金(Fe40Ni40P14B6)100-xGax(x=0,2.5和4.5)是利用单辊铜轮旋转的方法制备出来的.用电化学的方法研究非晶合金(Fe40Ni40P14B6)100-xGax(x=0,2.5和4.5)分别在1 mol/L和3 mol/L的HCl溶液中腐蚀行为,结果表明:非晶合金(Fe40Ni40P14B6)100-xGax(x=0,2.5和4.5)在HCl溶液中具有较高的腐蚀特性,并且随着Ga含量的增加,铁基非晶合金的耐腐蚀性能增加.另外,非晶合金(Fe40Ni40P14B6)100-xGax(x=0,2.5和4.5)与不锈钢(1Cr18Ni9Ti)分别在1 mol/L和3 mol/L的HCl溶液中的腐蚀行为相比,非晶合金的耐腐蚀性能更好.     

RE-Mg-Ni系A_2B_7型合金的循环稳定性及电化学贮氢动力学

为了改善La-Mg-Ni系A2B7电极合金的电化学循环稳定性,用Zr部分替代合金中的La,并采用熔体快淬技术制备了La0.75-xZrxMg0.25Ni3.2Co0.2Al0.1(x=0,0.05,0.1,0.15,0.2)电极合金.用XRD,TEM分析了合金的微观结构,结果表明,快淬不含Zr合金具有完全的纳米晶结构,而快淬含Zr合金中出现明显的非晶相,证明Zr替代有利于提高合金的非晶形成能力.铸态及快淬态合金均具有多相结构,包括两个主相(La,Mg)2Ni7及LaNi5和残余相LaNi2,Zr替代及快淬导致LaNi5相增加和(La,Mg)2Ni7相减少.Zr替代及快淬处理显著提高了合金的电化学循环稳定性,但快淬明显降低Zr0.2合金的电化学贮氢动力学;随Zr替代量的增加,5 m/s快淬合金的电化学贮氢动力学先增加后降低.     

低纯度材料制备块体铁基非晶合金

采用工业用原材料在铜模铸造条件下制备了Fe₄₈Cr₁₅Mo₁₄C₁₅B₆Y₂和Fe_46-xNi₂Cr₁₅Mo₁₄C₁₅B₆Y₂Nb_x(x=1,2,3)块体非晶合金,研究了y(Ni)=2%和y(Nb)=1%～3%元素对合金非晶形成能力与力学性能等方面的作用.采用x射线(XRD)仪、差分扫描量热计(DSC)、万能材料力学实验机和扫描电镜(SEM)对铸态样品的相组成、非晶合金的热稳定性、合金的断裂强度及其断口形貌进行了研究.实验结果表明：Fe₄₅Ni₂Cr₁₅Mo₁₄C₁₅B₆Y₂Nb₁可以形成直径超过5 mm的大块非晶合金,与Fe₄₈Cr₁₅Mo₁₄C₁₅B₆Y₂相比,非晶形成能力获得了较大的提高.并且Fe₄₈Cr₁₅Mo₁₄C₁₅B₆Y₂和Fe_46-xNi₂Cr₁₅Mo₁₄C₁₅B₆Y₂Nb_x(x=1,2)非晶合金的约化玻璃转化温度和过冷液相区的大小与合金的非晶形成能力有良好的对应关系,但合金的力学性能有所降低.合金断口均表现为典型的脆性断裂特征.     

La2Ca2Mg2Ni13-xCox贮氢合金的相结构和电化学性能

研究元素Co部分替代Ni对La2Ca2Mg2Ni13合金相结构和电化学性能的影响。结果表明,La2Ca2Mg2Ni13-xCox（x=0,0．25,0．5,0．75和1．0）系列合金主要由PuNi3型结构的（La,Ca,Mg）（Ni,Co）,相和CaCu5型结构的（La,Ca）（Ni,Co）,相组成,随合金中Co替代量x的增加,PuNi3型主相的含量先增加后降低。当x=0．75时,合金具有最高的放电容量360mA·h/g,并具有较好的循环稳定性。     

球磨对Mg22Y2Ni10Cu2+50％Ni复合材料电化学性能的影响

将通过真空冶炼获得的Mg22Y2Ni10Cu2合金与其自身质量分数50％的Ni粉混合后,分别进行了10,20,30和40 h的球磨.之后,研究了球磨时间对复合材料的结构和电化学储氢性能的影响.结果表明:经过10 h球磨后,材料Mg2 Ni,Mg,YMgNi4相,以及添加的单质Ni构成;随着球磨时间的延长,XRD的衍射峰明显减弱,复合材料的晶粒明显细化,甚至形成了纳米晶以及非晶组织.电化学性能测试结果表明:随着球磨时间的延长,材料的放电比容量逐渐增加,球磨40 h时材料最大放电比容量达到了423.2 mAh/g,同时球磨能够明显改善合金的动力学性能,球磨40 h的合金具有较好的高倍率放电性能、较小的电极电荷转移阻力和较大的极限电流密度.但球磨过程弱化了合金的循环稳定性.     

Ta元素对Ni_(68.6)Cr_(8.7)Nb_((3-x))P_(16.5)B_(3.2)Ta_x非晶合金性能的影响

利用XRD、DSC、电化学工作站和SEM方法研究了不同含量的微量元素Ta的添加对Ni_(68.6)Cr_(8.7)Nb_((3-x))P_(16.5)B_(3.2)Ta_x(x=0、0.1、0.3、0.5、0.7、1,at%)合金的非晶形成能力、热稳定性和耐腐蚀性能的影响。研究表明,当x=0.5时,直径为1.5mm的Ni_(68.6)Cr_(8.7)Nb_(2.5)P_(16.5)B_(3.2)Ta_(0.5)合金棒为完全非晶结构,而x为其他值时,则有晶态相析出;适量Ta元素的添加提高了该Ni基非晶合金体系的热稳定性能,当x=0.5时合金的热稳定性能最好,之后热稳定性能开始下降;在1mol/L H_2SO_4溶液环境下,随Ta元素含量的增加,Ni基非晶薄带的耐腐蚀性逐渐增强,当x=0.5时非晶薄带的耐腐蚀性能最强。     

3,4-二苯基噻吩-2,5-二甲酸金属盐的合成及结构表征

利用3,4-二苯基噻吩-2,5-二甲酸的钠盐与金属氯化物反应合成了6种金属配合物.元素分析表明配合物的组成为MD 2H2O(M=Mg,Ca,Ni,Cu,Zn)和La2D36H2O.红外光谱分析表明,羧基主要以螯合方式与Mg、Ca、La离子配位,以单齿方式与Ni、Cu、Zn离子配位.荧光光谱显示Zn D和Ni D具有荧光增强效应,其它盐荧光减弱,铜盐荧光淬灭.XRD分析表明Zn D、Ni D、Ca D具有层状结构,Cu D、Mg D形成粉晶,而La2D3因复杂的螯合配位形成结晶性较差的无定形粉末.SEM进一步证明了Zn D具有层状纤维结构.     

Co部分替代Ni对La_(0.4)Er_(0.4)Mg_(0.2)Ni_(3.3-x)Co_xAl_(0.2)(0.1≤x≤0.4)储氢合金结构和电化学性能的影响

为了改善储氢合金La0.4Er0.4Mg0.2Ni3.3-xCoxAl0.2(0.1≤x≤0.4)的结构和综合电化学性能,采用Co部分替代Ni的方法,实验采用高频感应炉制备La0.4Er0.4Mg0.2Ni3.3-xCoxAl0.2(0.1≤x≤0.4)储氢合金。通过X射线衍射技术和电化学测量方法研究储氢合金的晶体结构和电化学性能。XRD图谱显示样品储氢合金主要由LaNi5和La2Ni7相组成,电化学实验表明,随着Co含量的增高,储氢合金电极的最大放电容量和50次循环后的容量保持率S50基本呈现增加状态,放电容量从x=0.1时的225mA·h/g升高到x=0.4时的254.9mA·h/g,容量保持率S50从57.11%(x=0.1)增加到66.10%(x=0.4),但高倍率性能不断下降。通过交流阻抗(EIS)和线性扫描(LS)对Co替代Ni的合金动力学性能分析发现,Co替代Ni后合金的表面电荷转移能力先降低后升高。     

稀土元素对Cu基非晶合金形成能力和力学性能的影响

通过铜模铸造法成功制备出直径分别为5 mm和3 mm的三元Cu45Zr48Al7和四元Cu45Zr45Al7Y3大块非晶合金。采用甩带法制备了Cu42Ni8Ti48Sm2、Cu42Ni8Ti48Y2、Cu42Ni8Ti48Gd2三种条带非晶;其中,Cu42Ni8Ti48Y2合金的非晶形成能力最强。三种非晶的玻璃转变温度Tg不十分明显,在冷却过程中存在着一定浓度的初晶相预存核,过冷液相区ΔTx不能反映该合金系非晶形成能力的差异。Cu47Zr42Al6Y5和Cu47Zr42Al6Er5合金组织基本由非晶相组成;Cu47Zr42Al6La5合金组织含有较多的晶态相,其压缩断裂强度较低;压缩断裂机理为解理 穿晶。     

Ni含量对Ca(Al_(1-x)Ni_x)_2合金相结构的影响

研究了Ca(Al1-xNix)2(x=0,0.1,0.2,0.3,0.4)合金的相结构。结果发现,随着合金元素Ni含量的增加,合金的相组成发生显著的变化。当x=0时,合金中仅含C15型Laves相CaAl2;当x=0.1,0.2和0.3时,合金由CaAl2,NiAl和Ca13Al14相组成,并随着x的增大,CaAl2相逐渐减少、NiAl相不断增多;当x增大到0.4时,合金中CaAl2相完全消失,合金由NiAl,Ca8Al3和Ca组成。     

球磨参数及Ni比例对Mg2Ni合金储氢性能影响研究

采用中频感应炉熔炼出铸态Mg2 Ni合金,将Mg2Ni合金与一定量的Ni粉进行混合球磨处理.系统研究在不同Ni粉添加量及球磨时间等条件下所得合金样品的结构及储氢性能.研究表明,随着Ni含量的增大及球磨时间的延长,合金的非晶纳米晶结构逐渐增多;合金的最大放电容量及循环稳定性得到明显提升;合金的表面催化活性及合金体相内的H传输能力都有了显著提高.Ni粉的作用主要在于可促进合金非晶化,同时对合金的放氢过程起到了催化的作用.     

Ti-Cu-Ni-Zr块体非晶合金形成能力及其压缩性能

采用铜模铸造法制备了不同直径的Ti40Cu34+xNi16-xZr10(x=0,2,4,5,6)系列合金,并利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、差氏扫描量热仪(DSC)研究了合金的相结构、显微组织、热稳定性.结果表明:只有Ti40Cu39Ni11Zr10合金成分可制备出2 mm的全非晶结构,增加制备尺寸到3 mm、4 mm后,有TiCu晶体相析出;玻璃转变温度Tg、晶化温度Tx分别为665 K和712 K,过冷液相区ΔTx为47K.压缩实验表明:Ti40Cu39Ni11Zr10块体非晶合金具有高达1 931 MPa的屈服强度,并伴有0.3%左右微量压缩变形量,塑性变形以锯齿形式出现;Ti40Cu34Ni16Zr10合金具有1.3%的压缩变形量,TiCu相的析出提高了该合金压缩变形量.     

中温烧结Mg_4Nb_2O_9-CaTiO_3陶瓷相结构的研究

采用传统固态反应方法制备了(1-x)Mg4Nb2O9+xCaTiO3[(1-x)MN-xCT]复合陶瓷。探讨了烧结温度、组分x对Mg4Nb2O9/CaTiO3复合材料相结构的影响。通过XRD和EDS进行物相分析。实验结果表明:V2O5添加能够有效降低Mg4Nb2O9/CaTiO3陶瓷的烧结温度;(1-x)MN-xCT复相的形成主要取决于烧结温度和x的含量。1150℃烧结、0.5≤x≤0.7范围内,形成了Mg4Nb2O9/CaTiO3复相,无新相生成,但元素在不同相之间发生了扩散。