Mo部分替代Ti对V_(40)Ti_(50)Fe_(10)合金储氢性能的影响

为了考察Mo部分替代Ti对高容量V_(40)Ti_(50)Fe_(10)合金储氢性能的影响,采用电弧熔炼制备了V_(40)Ti_(50-x)Mo_xFe_(10)(x=0～30)合金,系统地研究了该系列合金的结构和储氢性能随Mo替代Ti含量的变化规律,并探讨合金储氢容量的衰退机制。研究表明:该系列合金均由主相体心立方(BCC)固溶体和少量的C14型Laves第2相组成;Mo取代Ti并未改变合金的主相结构,但Laves第2相的含量明显降低,合金整体均匀性增加;随着Mo含量的增加,BCC相的晶胞体积逐渐减小,合金的放氢量总体呈现下降趋势但中间出现波动状态,而放氢平台压则持续上升;在这一系列合金中,V_(40)Ti_(40)Mo_(10)Fe_(10)合金的储氢性能较优,具有相对宽泛且平坦的放氢压力平台,可逆储氢量较高,且室温下吸放氢过程均可在5 min内完成。循环测试表明,合金氢化物在吸放氢过程中会形成难以活化的TiFe相,导致合金出现成分分离,影响合金的稳定性,从而造成储氢容量衰退。     

Nb-Ti-Ni体系合金的结构及其氢渗透性能

以Ni30Ti31Nb39为成分基点,通过合金成分的规律性调整(5%,原子数分数),研究系列Nb-Ti-Ni体系合金的相结构与氢渗透性能。研究结果表明:制备的Nb-Ti-Ni合金有两相和三相共2种相结构;两相合金由bcc-Nb(Ni,Ti)固溶体和(bcc-Nb(Ni,Ti)+β2-NiTi)共晶相构成;三相合金除上述两相外,还有少量NiTi2相;两相结构合金的氢渗透性能优于三相结构合金性能,合金中Nb含量越多,bcc-Nb(Ni,Ti)固溶体相含量越大,合金的氢扩散系数(D)增大;Ni和Ti含量增大,则降低了固溶体相的比例,不利于合金氢扩散性能提高;Nb-Ti-Ni体系合金的氢扩散系数为10-9数量级,Nb49Ni25Ti26合金的氢扩散系数最大(5.260 5×10-9 m2/s)。     

Nb 对氢在 Fe-13Cr-6Al-2Mo 合金中扩散行为的作用

采用电化学氢渗透方法研究氢原子在 Fe-13Cr-6Al-2Mo 和 Fe-13Cr-6Al-2Mo-0.5Nb 合金中的扩散行为, 分析了 0.5%Nb(质量分数, 下同)对氢原子在 Fe-13Cr-6Al-2Mo 合金中扩散行为的作用. 研究结果表明: 当在 Fe-13Cr-6Al-2Mo 合金中添加 0.5%Nb 后, 合金的晶粒得到细化, 同时合金中析出大量弥散分布的细小 Fe$_{2}$Nb 相. 0.5%Nb 的添加大幅度降低了氢原子在 Fe-13Cr-6Al-2Mo 合金中的表观扩散系数, 使氢原子在合金中的扩散激活能提高了 50.3%. Nb 原子通过提高合金中的氢陷阱浓度, 有效降低了氢原子在 FeCrAlMo 基合金中的扩散速率.     

La3-xYxMgNi14(x=0～2)贮氢合金的相结构与电化学性能研究

系统研究了La3-xYxMgNi14(x=0,1.0,1.5,2.0)贮氢合金的相结构和电化学性能.结构分析表明,合金均由Gd2Co7和Ce2Ni7型结构相组成.随Y含量值x的增加,Gd2Co7型相的丰度增加,Ce2Ni7型相的丰度减少.合金各相的晶胞参数(a,c)和晶胞体积(V)均随x的增加而线性减小.电化学研究表明,随着Y含量的增加,合金电极最大放电容量减小,活化性能显著降低.合金随x的增加,HRD值减小与合金电极电催化活性及氢在合金相中的扩散速率的减小有关.     

加工工艺对Ti-21Nb-7Mo-6Sn合金组织和性能的影响

基于d电子理论设计了成分为Ti-21Nb-7Mo-6Sn的亚稳态β钛合金,采用偏光显微镜、X射线衍射仪和透射电子显微镜等设备,研究了Ti-21Nb-7Mo-6Sn合金在冷轧和退火过程中显微组织的演变。结果表明:冷轧产生大量位错和晶界,组织由β相转变为α"相;在退火过程中,α"相转变为β相,再结晶优先在板条马氏体区形成;随退火温度的升高,Ti-21Nb-7Mo-6Sn合金的弹性模量先降低后升高,弹性回复率则与之相反;923 K退火10 min后,获得了最低的弹性模量(53 GPa)和最高的弹性回复率(69.84%)。     

NiAl-Cr(Mo)基共晶合金显微组织与力学性能的研究

通过在NiAl-Cr(Mo)合金中添加Ti、Hf 、Nb、W难熔金属研究其铸态合金、经热处理后和定向凝固合金的显微组织和力学性能.研究结果表明,铸态合金中存在4个相,即NiAl 相,α-Cr固溶体,Cr2Nb相和 Ni2Al(Ti,Hf) 相,其高温强度得到提高,在1100℃的屈服强度是467MPa,室温压缩塑性是17.87% ;经处理后的铸态合金和定向凝固合金中无Cr2Nb相,转变为富含Hf的(Hf,Ti,Nb)相;定性凝固合金的屈服强度优于铸态合金,其断裂韧性比铸态合金提高31%.     

贮氢合金催化NBR双键加氢活性及影响因素

采用贮氢合金LaNi5、LaNi4.8Cu0.2和MINi5-x(CoMnAl)x形成的氢化物作为氢源及催化剂,对丁腈橡胶溶液双键选择性加氢进行了研究．利用IR,^1HNMR和碘量滴定法对丁腈橡胶及氢化后的产物进行了分析．同时利用SEM等方法分析了合金表面形态及组成．结果表明,在均未作任何表面处理时,LaNi5和LaNi4.8Cu0.2可催化丁腈橡胶双键加氢,而MINi5-x(CoMnAl)x催化加氢产物氢化度则为0．表面处理方式对LaNi5合金催化活性影响不大,但严重影响MINi5-x(CoMnAl)x催化加氢活性．MlNi5-x(CoMnAl)x经适当表面处理(包括以氢氧化钾、硼氢化钾等溶液浸泡)后,产物氢化度可提高到14．7％．研究结果还表明,合金中加入Pd、Pt等金属也能使加氢活性提高,加氢产物氢化度分别达到22．0％和18．7％．     

K411合金高温强度的研究

K411 合金含有较多的W,Mo,Nb 等难溶金属元素。这些元素溶入γ′相和合金基体γ,提高了原子间结合力,从而强化了γ′相;同时难溶金属的 d 电子层被部分填充,提高了固溶体的空位形成能,降低了元素扩散系数,并增加了模量差和尺寸错配效应,进一步强化了固溶体。上述两个原因使 K411 合金有较高的高温强度,达到含 Co 合金M-M200水平。     

Nb对TiV0．9Cr1．3合金贮氢性能的影响

研究Nb对TiV0.9Cr1.3合金贮氢性能的影响,结果表明,TiV0.9-xCr1.3Nbx合金为单相bcc结构,铸态呈树枝晶状组织,当x＞0.3时,出现少量的Laves(Cr2Nb)结构相,并且树枝晶的二次枝晶消失了.随着x从0增加到0.4,合金的晶格常数变大,放氢平台压力、吸放氢量降低,但是放氢平台变得平坦.放氢平台斜率从1.59降到0.71,且氢化物生成焓、熵绝对值增大.TiV0.6Cr1.3Nb0.3合金最大贮氢量质量分数w为3.254%,有效贮氢量为2.367%,平台压为0.09 MPa,放氢平台斜率为1.0.     

贮氢合金的开发与应用

介绍了金属氢化反应及贮氢合金设计的基本原理，对贮氢合金的基本类型、应用状况及发展趋势进行了较全面的评述。目前已开发研究的贮氢合金品种类型虽然众多，但成熟的主要还是AB5型稀土合金。钒基固溶体合金因贮氢容量大，镁基合金固重量轻、价格低等优点在贮氢合金的开发中具有很大的潜力。贮氢合金应用领域广阔，但在很多领域的应用仍然处于试验开发阶段，只是在镍—氢化物二次电池中获得了产业化，因此贮氢合金的应用及其相关技术还有待进一步开发研究。     

Pr元素对La-Nd-Mg-Ni系贮氢合金相结构和电化学性能的影响

为了研究Pr元素对La-Nd-Mg-Ni系贮氢合金相结构和电化学性能的影响,采用感应熔炼法制备了La0.20Nd0.60 Pr Mg0.20Ni3.20Co0.20Al0.20(=0,0.10,0.20,0.30,0.40)合金。XRD分析表明,合金的主相为CaCu5型的LaNi5相和Ce2Ni7型的La2Ni7相。随着的增大,两相的晶胞体积均增大,并且La2Ni7相的含量显著增加。P-C-T曲线表明,随着Pr含量的增加,合金氢化物的稳定性增强。电化学测试结果显示,随着Pr含量的增加,合金电极的高倍率放电性能、低温放电性能和循环稳定性均先提高后降低,其中100周循环容量保持率从76.7%(=0)增加到88.7%(=0.30),然后又降低到82.3%(=0.40)。     

球磨制备Mg-In-Zn三元固溶体的储氢性能及机理

采用"烧结-球磨"方法制备Mg0.92In0.05Zn0.03三元固溶体合金,减小了Mg的晶格常数.利用粉末X-射线衍射分析合金的相组成、微观结构和吸放氢过程的相转变,通过扫描电镜观察合金的微观形貌及相分布.采用体积法测定合金的等温吸放氢曲线(PCT)和动力学曲线,确定了合金的吸放氢反应焓变、熵变及氢化反应激活能.结果表明:Mg0.92In0.05Zn0.03三元固溶体具有良好的活化性能和动力学性能,脱氢反应焓降低至-68.6 kJ/mol H2.     

Nb_(30)Hf_(35)Ni_(35–x)Co_x氢分离合金组织及其渗氢性能

通过制备Nb30Hf35Ni35-x Cox(x=0,5,···,35)合金,利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜等设备研究合金相组成和铸态组织随Co含量的变化规律.通过在不同温度、压力差条件下进行渗氢实验,测定各成分合金的渗氢性能,并分析合金成分和渗氢性能之间的关系.研究结果表明,随着Co含量的增加,合金中杂质化合物相的含量逐渐降低,初生bcc-Nb相的体积分数逐渐减小,共晶相中的bcc-Nb相的体积分数逐渐增大,合金的共晶形态由棒状共晶形态逐渐演变为层片状共晶形态,且合金的渗氢性能逐渐提高.     

Mo-30Cu合金室温变形组织

对Mo-30Cu合金室温拉伸性能进行了研究,并对其断口进行观察分析.通过对Mo-30Cu合金冷轧实验,研究了不同变形量下组织的变化规律.结果表明:Mo-30Cu合金的断裂以Cu相的韧性断裂为主,并伴随着Mo/Cu界面的分离和Mo晶粒的解理断裂.Mo/Cu界面的分离和Mo晶粒的解理断裂是Mo-30Cu合金室温轧制过程中产生裂纹的主要原因.     

机械合金化Fe40M（M=Ni，Co）40Si20过饱和固溶体的物相分析

采用机械合金化方法制备了Fe i Si,Fe Co Si三元系合金,利用X射线衍射仪研究了合金化过程中的相变行为.结果表明,Fe40Ni40Si20经36h球磨可形成αFe(bcc)和γFe(fcc)两相混合固溶体,继续球磨,过饱和α相逐渐分解并向γ相转化,72h后可得单相γFe过饱和固溶体.Fe40Co40Si20经36h可得αFe过饱和固溶体,继续球磨未发现新相生成.     

MgH_2储氢体系加氢反应机理的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论的第一性原理方法研究了稀土和过渡元素替代对MgH_2储氢体系的加氢反应影响机理。研究发现氢原子可以在Mg表面形成稳定的吸附。稀土和过渡元素Fe,V,Ti,Nb,La替代Mg降低了H的吸附能,表明合金元素可以提高H在Mg表面吸附的稳定性。表面吸附体系稳定性由高到低的次序为:Nb,Fe,V,Ti,La掺杂Mg表面。电子结构及电荷布局分析结果表明,稀土La与H间电子耦合较弱;而过渡金属原子明显与H有较强的共价相互作用。H能稳定的吸附在Mg的表面,为H进一步向Mg体内扩散提供了条件,从而为Mg氢化生成MgH_2提供了H源。此外,吸附H也可能会与掺杂元素生成氢化物(如TiH2),这些氢化物也是Mg氢化生成MgH_2的催化剂。合金原子与H间存在的强的共价作用是提高MgH_2的加氢性能的决定原因。     

氢对Ti_3Al基合金组织和性能的影响

本文研究了６００℃气相充氢对Ｔｉ３Ａｌ基合金组织和性能的影响，实验结果表明：气相充氢过程受氢在合金中的扩散过程所控制，而且是可逆的．在充氢过程中形成的氢化物Ｔｉ３ＡｌＨ在充氢温度下极易分解．在弯曲实验中，充氢后的Ｔｉ３Ａｌ基合金的最大抗弯强度和最大挠度值均随氢浓度增加而显著降低．断口形貌表明，氢在晶格中固溶和裂纹在氢化物Ｔｉ３ＡｌＨ（１１１）晶面上的缺陷处形成是导致合金机械性能降低的主要因素     

非晶态Ni-Co-W-P合金电极的制备及其电催化活性研究

用化学镀方法制备了Ni—Co—W—P合金电极,并研究了其在1mol／L NaOH溶液中的析氢电催化活性,实验表明在相同的电流密度下,Ni—Co—W—P合金电极比Ni—Co—P、Ni—W—P合金电极具有更低析氢过电位,XRD实验显示其镀层为非晶态．并进一步研究了Ni—Co—W—P合金电极的电化学稳定性和表观活化能,结果表明：Ni—Co—W—P合金电极具有比Ni—Co—P、Ni—W—P合金电极更好的析氢电催化活性和电化学稳定性．     

氢对Ti3Al基合金组合和性能的影响

本文研究了６００℃气相充氢对Ｔｉ３Ａｌ基合金组织和性能的影响，实验结果表明：气相充氢过程受氢在合金中的扩散过程所控制，而且是可逆的，在充氢过程中形成的氢化物Ｔｉ３ＡｌＨ在充氢温度下极易分解，在弯曲实验中，充氢后的Ｔｉ３Ａｌ基合金的最大抗弯强度和最大挠度值均随浓度增加而显著降低，断口形貌表明，氢在晶格中固溶和裂纹在氢化物Ｔｉ３ＡＨ（１１１）晶面缺陷处形成是导致合金机械性能降低的主要因素。     

替代元素对ZrMn2合金及其氢化物电子结构的影晌

采用基于密度泛函的赝势平面波方法,计算Zr4Mn6M2(M=Al,Co,Fe,Mn,V)及其氢化物的电子结构,并分析了成键特性。结果表明,Zr4Mn6M2(M=Al,Co,Fe,Mn,V)中晶胞参数值(a、c值),及其相应氢化物的稳定性都随替代元素M的3d轨道电荷占据数的增加而减小。加Co后Zr4Mn6Co2H12中H分别与Co,Mn的相互作用增强,成键更加稳定,可延长合金的循环寿命,并使平台氢压更趋平坦。加V可使合金氢化物中Mn(2)-H间相互作用减弱,因而加V可以减小吸放氢滞后效应,并有效降低平台氢压。