LaNi5-Mg合金的机械合金化合成与表征

采用机械合金化合成了新型合金LaNi5—38％Mg(质量分数，下同)，并采用X射线衍射(XRD)，扫描电子显微镜(SEM)，差热分析(DTA)等对其结构、形貌及热稳定性能等进行了表征。结果表明：经280r／min球磨250h后，LaNi5—38％Mg合金由非晶和MgNi2纳米晶(5．4nm)组成：所得粉末大多数为规则的近球形或球形，另有少量的多角形或梨形，其粒径为0．05μm～13．9μm，其中90％的颗粒为0．5μm～2．0μm。球磨试样经763K保温35d，获得了热稳定性较好的具有纳米尺度(25.3nm)的三相合金。     

机械合金化对Mg2Ni相形成的影响

用两步法（即由机械合金化和压制烧结两个步骤组成）制备了Mg2Ni合金,实验证明：混合粉经机械台金化后,晶粒细化,增加了固态扩散的能力,有利于固相反应进行,使Mg2Ni产率明显提高,不同温度烧结处理的结果表明：烧结温度是影响Mg2Ni相形成的重要因素,烧结温度达到843K,Mg-Ni粉基本能完全转变为Mg2Ni相。     

热处理对球磨LaNi5-15%Mg合金相组成及热稳定性的影响

采用X-射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、示差热分析仪(DTA)研究了热处理对球磨LaNi5-15%(质量分数,下同)Mg合金的组织形貌、结构变化及热稳定性的影响.结果表明,经250r/min球磨250h,样品由La、Mg、Ni非晶体及微量的晶体Ni、MgNi2组成,其DTA曲线上只出现了一个峰值温度为564.0K的放热峰.球磨粉末为规则的球形或近球形,颗粒直径范围为0.05～9.00μm,其中94%的颗粒尺寸为0.05～1.00μm;经763K×35天热处理后,样品由具有纳米尺度的MgNi2、LaMg2Ni9、Mg2NiLa三相组成,其平均晶粒直径为21.7nm,热处理样品的DTA曲线上没有吸热或放热峰出现,具有较好的热稳定性能.     

机械合金化La-Mg-Ni系三元储氢合金的性能

采用机械合金化制备了La-Mg-Ni系三元储氢材料，并对其热力学、动力学进行了研究，该材料具有很好的活性和较高的储氢量，在553K时储氢量达到5．23％(质量百分数)。在3．0MPa氢气压力和423K～573K之间的条件下，可以在1min之内完成饱和吸氢量的90％以上。采用XRD衍射、SEM对材料的物相和形貌进行分析和研究。实验证明：物相组成为La2Mg17，Mg2Ni，LaH2和单质La，颗粒的最大粒径为4μm。混合粉末材料的非晶化和体系中催化物质的存在使其氢化动力学性能得以明显改善。     

氢化TiCr1.8-xVx合金的相组成及放氢性能研究

采用X射线衍射(XRD)法分析了TiCr1.8-xVx储氢合金氢化并吸氢后的相组成,首次采用热重-差热扫描-质谱(TG-DSC-MS)联用技术对合金随温度变化时的放氢特性及所释放氢的状态进行了研究.根据不同升温速率条件下,合金放氢的DSC测试计算了放氢反应的活化能.     

LaNi5-xFex(x=1～1.8)合金相结构及电化学性能

研究了LaNi5-xF3x(x=1.0,1.2,1.4,1.6,1.8)合金中Fe部分代替Ni对LaNi5型电极合金相结构及电化学性能的影响.结果表明:当x=1.0时,合金由LaNi5和La2Ni7相组成;当x=1.2时,开始出现(Fe,Ni)相;当x=1.6时,还开始出现La2Ni3相.随x增大LdNi5相逐渐减少、La2Ni7和(Fe,Ni)相逐渐增多.随Fe含量的增大,电极合金放电容量减小,扩散系数减小,交换电流密度呈先减小后增大的趋势,当x=1.4时,电极合金的交换电流密度达到最小值.Fe含量对合金电极高倍率放电性能HRD值的影响与对合金电极交换电流密度的影响趋势一致,这表明电极合金表面的电化学反应对合金的动力学性能影响更大.     

Electrochemical hydrogen storage properties of La0.95Mg2.05Ni9 alloy prepared by mechanical alloying

1　INTRODUCTIONTheMg basedhydrogenstoragealloysastheac tivematerialsofmetalhydrideelectrodeshaveattract edattentionbecauseofhighertheoreticalcapacitiesforhydrogenabsorption/desorption ,andthelowerpricecomparedwiththeotherhydrides[17] .Recent ly ,thecharge dischargepropertiesofMg basedalloysatroomtemperaturehavebeengreatlyimprovedbysomeresearchers[813] .Inparticular ,theMg Ni REsystemalloyisoneofthemost promisinghydrides[14 16 ] .Tanakaetal[15] reportedthatthenanocrystallineMg Ni RE(R…     

La_(0.7)Mg_(0.3)Ni_(2.8)Co_(0.5-x)Fe_x系列合金的制备及其储氢性能

在制备La-Ni-Co-Fe中间合金的基础上,采用机械合金化方法制备La0.7Mg0.3Ni2.8Co0.5-xFex(x=0,0.1,0.2,0.3,0.4,0.5)系列储氢合金,研究在不同球磨时间下储氢合金的物相、微观形貌和电化学性能及元素置换对其储氢性能的影响。结果表明:La0.7Mg0.3Ni2.8Co0.5合金的主相为LaNi5相,La0.7Mg0.3Ni2.8Co0.5-xFex系列储氢合金球磨40 h和80 h后,主相为LaNi5相和少量LaMg2Ni9相;且随着球磨时间的增加,合金晶粒变细小,La0.7Mg0.3Ni2.8Co0.5合金的最大放电容量呈变大的趋势,从142.4 mA.h/g增加到157.5 mA.h/g,La0.7Mg0.3Ni2.8Co0.2Fe0.3合金的最大放电容量从150.7mA.h/g增加到162.1mA.h/g,合金具有较好的循环稳定性能。     

Zr替代稀土对RE(NiCoMnTi)5贮氢合金相结构和性能的影响

研究了Ｚｒ部分替代稀土ＲＥ对ＲＥ（ＮｉＣｏＭｎＴｉ）５合金的相结构及电化学性能的影响。结果表明：在０〈ｘ≤０．３）的组成范围内,ＲＥ１－ｘ（ＮｉＣｏＭｎＴｉ）５合金中均出现ＺｒＮｉ５相,且其含量随Ｚｒ替代量ｘ的增加而增多;ＬａＮｉ５主相的晶胞体积随ｘ的增加而增大,而ＺｒＮｉ５相的晶胞体积则逐渐减小。因ＺｒＮｉ５第二相的形成,ＲＥ１－ｘＺＲｘ（ＮｉＣｏＭｎＴｉ）５合金保护作用,减轻了充放电循环过程中     

含Ni量对机械合金化Mg—Ni系二元贮氢合金结构和电化学？…

采用机械合金化（ＭＡ）方法制备了ＭｇＮｉｘ（ｘ＝０．５,１．０,１．２５,１．５,２．０）二元贮氢合金。并详细研究了含Ｎｉ量对ＭＡＭｇ－Ｎｉ系二元合金结构和电化学性能的影响。结果表明,当ｘ＝０．５时,ＭＡＭｇＮｉ０．５仍为晶态合金。 形成非晶态结构,且放电容量很低;当ｘ＝１．０～２．０时,ＭＡ Ｍｇ－Ｎｉ二元合金可形成非晶相,且非昌Ｍｇ－Ｎｉ二 合金具有较高的室温放电容量。, 时,在非 组成范围内     

Mn元素对储氢合金(La_(0.78)Mg_(0.22))(Ni_((0.9-x))Co_(0.1)Mn_x)_(3.5)的结构及电化学性能的影响

感应熔炼法制备了(La_(0.78)Mg_(0.22))(Ni_((0.9-x))Co_(0.1)Mn_x)_(3.5)(x=0.00,0.01,0.03,0.05,0.07)合金,并在氩气气氛下,以1 173 K温度退火处理。XRD相结构分析表明,合金具有多相结构,随着Mn含量的不同分别含有:La_2Ni_7相、LaNi_5相和LaNi_3相。P-C-T性能测试表明,合金在3 MPa压力和298 K温度下的吸氢量高达1.6 wt.%。电化学测试表明,合金放电容量随着Mn含量的增大而减小,由x=0时的394.2 mAh/g下降到x=0.07时的363.3 mAh/g,充放电循环性能是先下降,后上升,再下降。合金的倍率性能随着Mn含量的增加先上升,后下降,然后又上升。当放电电流密度为3 000 mA/g时,高倍率性能由x=0时的201.6 mAh/g变为x=0.07时的182.9 mAh/g。研究表明当x=0.03时合金具有比较好的综合性能。     

AB3.8型La-Mg-Ni系储氢合金相结构和电化学性能研究

系统研究了La0.8-xPrxMg0.2Ni3.8和La0.8-xPrxMg0.2Ni3.2Al0.2Co0.4(x=0, 0.15, 0.3, 0.4)两组储氢合金的相结构与电化学性能。相结构分析表明,合金主要由Pr5Co19、Ce5Co19、CaCu5型物相组成。随着x的增加,合金中A5B19(Pr5Co19+Ce5Co19)型物相逐渐增多,同时各物相的晶胞参数(a, c)和晶胞体积(v)均减小。Al元素的加入有利于CaCu5型物相的形成。电化学测试表明, A5B19型相合金具有较好的电化学循环稳定性,Al、Co元素的加入有利于A5B19型相合金电极的电化学循环稳定性     

Lao.7Mgo.3Ni2.8Coo.5-xFex系列合金的制备及其储氢性能

在制备La-Ni-Co-Fe中间合金的基础上,采用机械合金化方法制备La0.7Mg03Ni2.8C005-xFex(x=0,0.1,0.2,0.3,0.4,0.5)系列储氢合金,研究在不同球磨时间下储氢合金的物相、微观形貌和电化学性能及元素置换对其储氢性能的影响.结果表明La0.7Mg0.3Ni2.8Co0.5合金的主相为LaNi5相,La0.7Mg0.3Ni2.8Co0.5-xFex系列储氢合金球磨40h和80h后,主相为LaNi5相和少量LaMg2Ni9相;且随着球磨时间的增加,合金晶粒变细小,La0.7Mg03Ni2.8Co0.5合金的最大放电容量呈变大的趋势,从142.4mA.h/g增加到157.5mA.h/g,La0.7Mg0.3Ni2.8Co0.2Fe0.3合金的最大放电容量从150.7mA·h/g增加到162.1mA·h/g,合金具有较好的循环稳定性能.     

LaNi5-xFex（=1～1.8）合金相结构及电化学性能

研究了LaNi5-xFex（x=1.0,1.2,1.4,1.6,1.8）合金中Fe部分代替Ni对LaNi5型电极合金相结构及电化学性能的影响。结果表明：当x=1.0时,合金由LaNi5和La2Ni7相组成;当x=1.2时,开始出现（Fe,Ni）相;当x=1.6时,还开始出现La2Ni3相。随x增大LaNi5相逐渐减少、La2Ni7和（Fe,Ni）相逐渐增多。随Fe含量的增大,电极合金放电容量减小,扩散系数减小,交换电流密度呈先减小后增大的趋势,当x=1.4时,电极合金的交换电流密度达到最小值。Fe含量对合金电极高倍率放电性能HRD值的影响与对合金电极交换电流密度的影响趋势一致,这表明电极合金表面的电化学反应对合金的动力学性能影响更大。     

高能球磨在MmNi_(5-x)(Co,Al,Mn)_x/Mg体系中诱发的固态反应及纳米相复合储氢合金的形成

借助Ｘ射线衍射及透射电镜研究了ＭｍＮｉ(５－ｘ)（Ｃｏ,ＡＩ,Ｍｎ）ｘ／Ｍｇ混合粉末在高能球磨过程中的相交及其结构变化,证实高能球磨过程中ＭｍＮｉ(５－ｘ)（Ｃｏ,Ａｌ,Ｍｎ）ｘ与Ｍｇ之间发生了固态反应,并最终形成了纳米相复合结构．通过精确测定点阵常数和用Ｍｉｅｄｅｍａ方法估算反应的生成热,给出了可能的固态反应的反应式吸氢特性测定表明球磨制备的纳米相复合储氢合金有较好的性能通过对球磨后再退火的样品进行分析,进一步研究了所获得纳米相复合结构稳定性及其相交     

冷速对LaFe_(12.4-x)Si_xCo_(0.6)合金显微组织和相组成影响

研究了冷速对LaFe_(12.4-x)Si_xCo_(0.6)合金的凝固行为的影响。应用XRD和SEM扫描电镜分析了合金显微组织结构和相组成,并应用包晶凝固理论对此作了进一步的解释。结果表明,冷速和Si含量变化对合金的凝固行为有很大的影响。冷速较低约为60 K/s,x≤1.5时凝固组织以Fe相为主;随冷速增加约为500 K/s,x=1.5时,合金的凝固组织出现1∶13相;随冷速的进一步增加约为1 500 K/s,x=1.0时出现1∶13相,且随x值增加1∶13相含量增加。     

Al,Mn对Mg2Ni型贮氢合金相形成及电化学性能的影响

采用压制烧结和随后机械合金化的方法制备了非晶态的Mg2Ni型电极合金。研究了Al，Mn替代Mg后对合金相形成及电化学性能的影响。XRD测试显示：各合金在610—620℃经过5h烧结后的相结构大部分为Mg2Ni相，与Ni粉混合球磨72h后全部转变为均匀的非晶相。电化学性能测试结果表明：Al，Mn替代后的三元、四元合金的放电容量、高倍率性能较Mg2Ni合金均有显著提高，其中四元Mg1.8Al0.15Mn0.05Ni合金的综合性能最佳。     

退火对(La_(0.8)Nd_(0.2))_2Mg(Ni_(0.8-x)Co_(0.1)Mn_(0.1)Al_x)_9合金储氢性能的影响

(La0.8Nd0.2)2Mg(Ni0.8-xCo0.1Mn0.1Alx)9(x=0~0.15)系列合金经退火处理,合金电极具有较好的活化性能,经1~4次充放电循环就可达到最大放电容量,合金电极的最大放电容量Cmax得到提高,最大值为399.2 mA·h/g(x=0)。并随着Al替代量的增加,合金电极的吸放氢平台压降低,而吸氢滞后增大。同时,退火处理能明显改善合金电极的循环稳定性,经60次充放电循环后,合金电极的容量保持率(S60)最大值为76.7%(x=0.1)。     

Mm_(0.3)Ml_(0.7)Ni_(3.55)Co_(0.75)Mn_(0.4)Al_(0.3)/x wt%Ni储氢合金电极电化学性能研究

采用不同的负极片制作方法制备了储氢Mm_(0.3)Ml_(0.7)Ni_(3.55)Co_(0.75)Mn_(0.4)Al_(0.3)合金电极,在夹片式三电极系统中,利用电化学性能测试方法对电极的活化性能、放电容量、高倍率放电能力等进行了测试。结果表明,采用干法时电极的5个平行样的放电容量均高于湿法且活化快,电极中羟基镍粉能有效降低活化次数;电极在所设计的成分范围内,随着电极中羟基镍粉含量的增加,电极的最大放电容量呈现上升趋势,对应成分电极的放电容量处于300~344 mAh/g,比湿法的容量增加3.8%~19.0%;添加不同质量分数的羟基Ni粉,能够有效的提高合金电极在不同大电流下高倍率放电能力;Mm_(0.3)Ml_(0.7)Ni_(3.55)Co_(0.75)Mn_(0.4)Al_(0.3)/200 wt%Ni电极的放电特性最好。     

Al元素对储氢合金RE0.8Mg0.2(Ni0.85-xCo0.15Alx)3.5的结构及电化学性能的影响

用感应熔炼法制备了La0.5Pr0.2Nd0.1Mg0.2(Ni0.85-xCo0.15Alx)3.5(x=0.01～0.04)合金,并在氩气气氛下,用900℃退火处理.XRD分析表明,合金有两个主相:La2Ni7相和LaNi5相,晶轴比c/a随着Al含量的增大而增大.电化学测试表明,放电容量随着Al含量的增大而减小,由x=0.01时的394.6 mAh/g下降到x=0.04时的380.6 mAh/g,充放电循环衰减速率由x=0.01时的-0.32 mAh/(g·cycle)降为x=0.04时的-0.20 mAh/(g·cycle),合金的倍率性能随着Al含量的增大而降低,当放电电流密度为1200 mA/g时,高倍率性能由x=0.01时的61%降为x=0.04的35%.研究表明,当x≤0.02时不仅保持了合金的高容量,而且明显改善了合金的循环性能.