纳米级LiNi_(0.05)Mn_(1.95)O_(4)正极材料制备及电化学性能研究

为有效抑制尖晶石锰酸锂的Jahn-Teller效应,改善其在高倍率充放电循环中容量衰减快的问题,采取熔盐燃烧法和不同焙烧温度成功制得LiNi_(0.05)Mn_(1.95)O_(4)样品。实验结果表明,Ni掺杂和不同的焙烧温度没有改变LiMn_(2)O_(4)的晶体结构,随焙烧温度升高,结晶性增加,颗粒尺寸增大,逐渐由纳米级变为亚微米级。在优化焙烧温度650℃下制备的样品电化学性能最优,5C下初始放电比容量及500次循环后容量保持率分别为100.8 mA·h/g和80.0%,更高倍率(10C)下500次循环容量仅衰减7.5%。动力学性能测试结果表明,其具有较大锂离子扩散系数(3.26×10^(-16)cm^(2)/s)和较小表观活化能(25.67 kJ/mol)。Ni掺杂和不同的焙烧温度抑制了LiMn_(2)O_(4)材料的Jahn-Teller效应,提高了材料的倍率性能和循环寿命。

冷喷涂参数对合金钢表面Ni涂层显微组织和腐蚀防护性能的影响

目的提高核电管道用合金钢材料的耐腐蚀性能。方法采用中低压冷喷涂工艺在30CrMnSi低合金钢表面制备了Ni涂层,使用数码相机、扫描电镜、电化学工作站等重点研究了喷涂工艺参数(喷涂气体压力和温度)对涂层显微组织、电化学性能和耐盐水性能的影响。结果采用CS1(0.8 MPa-150℃)、CS_(2)(1.0 MPa-200℃)、CS3(1.5 MPa-200℃)和CS4(1.7 MPa-250℃)参数制备的冷喷Ni涂层,涂层厚度由155μm增加至265μm,涂层孔隙率由3.5%降低至0.9%,自腐蚀电位(Ecorr)由‒0.623V增加至‒0.328V(vs.SCE),腐蚀电流密度(Jcorr)由4.3×10^(‒5)A/cm^(2)降低至4.4×10^(‒6) A/cm^(2);4种工艺条件下的冷喷Ni涂层经1000 h人造海水浸泡试验后,对基体仍存在腐蚀保护作用。结论冷喷Ni涂层在人造海水环境中的退化机制源于涂层表面的疏松性质和内部孔隙。浸泡初期,氯离子快速渗透进涂层内部并形成可溶性的氯化物,生成较为封闭的腐蚀坑;随着浸泡时间的延长,涂层内部的孔隙逐渐被这些产物填充满,腐蚀表层变得更加稳定和致密,并逐渐形成了保护层,从而阻断了新鲜氯离子的进一步补充;浸泡后期,阻塞区内外电化学条件的显著差异,加速了腐蚀坑内金属的腐蚀进程,堆积在表层的腐蚀产物体积膨胀或在应力作用下产生了裂纹,氯离子通道再次打开,腐蚀产物不断向外排出,腐蚀表层逐渐脱落。通过提高喷涂压力和喷涂温度,可有效提高冷喷Ni涂层的致密度和结合强度,有力抑制了涂层在盐水环境中的腐蚀扩展过程。通过积累不同工艺条件下冷喷涂Ni基涂层在人造海水环境中的腐蚀失效数据,为冷喷涂Ni基涂层工程化应用提供理论支撑。

LiF-CaF_(2)-Yb_(2)O_(3)熔盐及Ni-Yb合金表面张力研究

LiF-CaF_(2)-Yb_(2)O_(3)熔盐体系的表面张力是优化电解制备Ni-Yb合金的关键物理化学性质之一。本文采用拉筒法测定在1173~1523 K温度范围内LiF-CaF_(2)-Yb_(2)O_(3)体系的表面张力,并分析其变化规律,估算Ni-Yb合金的表面张力值。结果表明:在1173~1573 K范围内,随着温度的升高,LiF-CaF_(2)体系的表面张力呈线性降低;LiF-CaF_(2)-Yb_(2)O_(3)体系表面张力随着温度的升高而降低;而随着Yb_(2)O_(3)浓度的增加,在1%~4%(质量分数)范围内,LiF-CaF_(2)-Yb_(2)O_(3)体系的表面张力先增大后减小,在Yb_(2)O_(3)约为1%时达到最高值;不同配比的熔融Yb-Ni合金表面张力随温度变化较小;当Yb含量为0~10%(摩尔分数)时,Ni-Yb合金的表面张力值较高,液态Ni-Yb合金易与LiF-YbF3-Yb_(2)O_(3)熔盐分离。

Effects of Salt Quenching Temperatures on Microstructure and Creep Properties of a PM Ni-based Superalloy

By means of the microstructure observation and creep properties measurement, an investigation has been made into the influence of the salt quenching temperatures on the microstructure and creep property of FGH95 superalloy. The results shown that, after full heat treatment, a high volume of g￠ phase and some granular carbide dispersedly precipitate in the matrix. Thereinto, as the molten salt temperature decreases from 650℃to520℃, the size of fine g￠ phase in the alloy decrease gradually and the amount of carbides increase in the alloy. And the alloy quenched in molten salt at520℃possesses better creep resistance due to the fact that there are more granular carbides precipitating in the alloy to enhance the grain strength. During creep, the deformation features of the alloy are that the configurations of stacking fault and slipping dislocations are activated in the alloy.

熔盐燃烧法制备Ni-Cr共掺LiMn_(2)O_(4)正极材料及电化学性能研究

采用熔盐燃烧法和不同焙烧温度处理制备了一系列尖晶石型LiNi_(0.05)Cr_(0.05)Mn_(1.90)O_(4)(LNCMO)正极材料,研究了焙烧温度对LNCMO的结构、微观结构形貌、电化学性能和动力学性能等的影响。结果表明,所制备样品都归属于LiMn_(2)O_(4)立方晶系Fd3m空间群,随焙烧温度升高,样品颗粒逐渐增大,其中550℃制备的为纳米级颗粒,其余为亚微米级。其中600℃焙烧温度制备的LNCMO样品展现出最佳的电化学性能,在5C倍率下,其首次放电比容量为109.1mAh/g,500次循环容量保持率为75.7%。电流密度增大到15C和30C时,经800次循环后该样品仍有64.4%和60.6%的容量保持率,并且其具有最大的Li+扩散系数(6.31×10^(-16) cm^(2)/s)和最小的电荷转移电阻(89.0Ω)。Ni-Cr共掺有效抑制了Jahn-Teller效应,适宜的二次焙烧温度有利于稳定材料的晶体结构,从而提高其倍率性能和循环性能。

还原温度对熔盐修饰Ni/MgO双功能材料CO_(2)吸附-甲烷化一体化性能的影响机制

CO_(2)捕集-转化一体化是实现烟气CO_(2)减排和洁净能源高效存储的重要策略,也是加速实现碳中和的关键负碳排放技术,而兼具高CO_(2)吸附容量和催化活性的双功能材料构筑是关键。基于碱金属熔盐修饰Ni/MgO双功能材料CO_(2)吸附-甲烷化的技术路径备受关注。碱金属熔盐的稳定性和Ni活性组分的还原是提升熔盐修饰Ni/MgO双功能材料CO_(2)吸附-甲烷化性能的关键。构筑了NaNO3修饰Ni/MgO一体化双功能材料,考察了还原温度对其CO_(2)吸附-甲烷化一体化性能的影响规律。结果表明,双功能材料中的碱金属熔盐在低温条件下(~300℃)可促进CO_(2)和MgO溶解扩散,提升CO_(2)吸附性能,而较高的温度(>340℃)导致CO_(2)和MgO溶解扩散受阻,熔盐组分迁移覆盖活性位点,致使材料攒聚烧结和熔盐分解,造成其吸附性能衰减。还原温度提高有利于NiO还原,可提高CH4产量、CO_(2)转化率和CH4选择性。10NaNO3-Ni/MgO双功能材料(NaNO3负载量为10%(质量分数))在450℃还原后,CO_(2)吸附容量和转化率分别为6.46 mmol/g和79.37%,CH4产量和选择性分别为0.85 mmol/g和96.27%。综合考虑还原温度对CO_(2)吸附和甲烷化性能的影响,提出了高浓度H2低温还原的补偿策略,在维持碱金属熔盐稳定和CO_(2)吸附性能的条件下提升双功能材料的甲烷化性能。

高稳定度CH_4/CO_2重整Ni/MgO催化剂的研究

用 TPR,TPD,TPO,TPMC(程序升温 CH4解离积炭 )和活性评价等手段研究了普通浸渍法与载体盐助分散浸渍法制得的 CH4/CO2 重整制合成气 Ni基催化剂的性能 .结果表明 ,用载体盐助分散浸渍制备的催化剂 Ni-O-Mg间作用较强 ,吸附 CO2 能力较大 ,CH4解离积炭量少 ,因此其稳定性及寿命较好 .

不同种类Ni^(2+)盐浸种对作物种子活力的影响

[目的]为镍肥的进一步开发利用提供基础理论依据。[方法]以春小麦和樱桃番茄为试材,选取均匀一致、饱满的50~100 g种子,分别置于不同浓度、不同种类的Ni2+盐溶液中浸种6~12 h,研究了3种Ni2+盐(氯化镍、硝酸镍、硫酸镍)浸种对作物种子活力的影响。[结果]适量浓度的Ni2+盐浸种可以促进两种作物种子萌发,促进根系和芽生长,幼苗干物质积累增加。春小麦浸种适宜浓度范围为0~2μmol/L,且因Ni2+盐种类而异;樱桃番茄浸种适宜浓度均为0.5μmol/L,其作用效应大小因Ni2+盐种类和作物品种而异。[结论]相同浓度条件下不同Ni2+盐所产生的生物效应差异可能与Ni2+盐中阴阳离子的加和作用有关。

Ni在NaCl-KCl-PrCl_3熔体中的电化学合金化

用循环伏安法、恒电位电解断电后的电极电位—时间曲线、电位阶跃法以及X射线衍射法,研究了Pr(Ⅲ)在NaCl—KCl—PrCl_3熔体中在Ni电极上还原的电极过程,首先生成PrNi_5,随后依次生成含Pr量较多的Pr—Ni金属间化合物,然后才析出金属Pr,测得PrNi_5在1023,1073和1123K的标准生成自由能分别为-123.6,-118.9和-114.4kJmol^(-1);Pr在PrNi_5相中的扩散系数为3×10^(-11)cm^2 s^(-1)(1073K)

低温熔盐电解制备Ni-Ti合金

采用FFC,以NiO粉和TiO2粉混合烧结片为阴极,石墨棒为阳极,NaCl-CaCl2混合熔盐为电解质,刚玉坩埚为电解槽在700℃的低温熔盐中制备Ni-Ti合金。通过对不同NiO粉和TiO2粉配比进行研究,结果表明:烧结生成了对反应有利的NiTiO3。在压力一定的情况下,阴极组成不同时,电流随时间的变化不同,TiO2含量越少,在10小时内,反应越快。阴极TiO2含量不同,产物也不同可以直接生成金属间化合物TiNi、Ni3Ti和Ti2Ni。

氟化物体系熔盐电解制备YNi合金

以Y2O3为电解原料,以金属镍棒为自耗阴极、石墨板为阳极,在常规的石墨电解槽中采用氟化物体系熔盐电解法制备了YNi合金。研究了电解时间、电解温度、电解质组成、阴极电流密度等主要技术参数对电解过程的影响,并对所制备的钇镍合金进行了表征。结果表明,熔盐电解制备钇镍合金的较优工艺条件为:电解温度1000℃,电解质YF3与LiF质量比为85∶15,阴极电流密度为10.0 A/cm^(2),正常电解时电流效率约为72.8%;制备的钇镍合金中Y含量为52.6%,由YNi2相和YNi相组成,杂质含量低,满足稀土储氢合金对原料的使用要求。本文的研究为钇镍合金的规模化生产提供了切实可行的途径。

电脱氧法制备Ni基电池材料的研究

利用电脱氧法(FFC)从NiO-CeO2、NiO-SnO2氧化物制备CeNi5、Ni3Sn2。以不同温度烧结的混合氧化物试样作阴极,石墨碳棒作阳极,在850℃的CaCl2熔盐中,3.1V电压下完成反应。采用SEM和XRD分析电解前后试样形貌及相组成。结果表明:烧结温度越高,试样的孔隙率越低,电解电流越小;不同温度烧结试样可电解出纯CeNi5相,低温烧结试样可电解出纯Ni3Sn2相,产物为疏松的海绵状。本实验为电池材料提供了一种新的制备方法。

Cu-17Ni-3Al-X合金在中性盐雾中的腐蚀行为

采用中性盐雾加速试验、扫描电镜、X射线衍射仪、光电子能谱仪等研究了Cu-17Ni-3Al-X合金在中性盐雾中的腐蚀行为。结果表明:在中性盐雾腐蚀过程中,该合金具有良好的耐盐雾腐蚀性能,合金的腐蚀速率随腐蚀时间的延长而迅速降低,腐蚀480 h后平均腐蚀速率仅为0.010 mm/a。这是因为腐蚀后合金表面生成一层致密的Cu2O膜,随着腐蚀的进行,Cu2O膜增厚,同时外层的Cu2O膜被进一步氧化生成疏松的Cu2(OH)3Cl颗粒。合金在中性盐雾中腐蚀后,主要是α(Cu)固溶体被腐蚀,合金中的第二相仍残留在晶界处。

Ni-Cr-W基高温合金熔盐环境中的热腐蚀行为

文摘利用扫描电镜、X射线衍射分析、能谱分析等手段,从合金成分、热处理组织形貌、界面分布等方面研究了Ni-20Cr-18W基高温合金在900℃温度下25%Na Cl+75%Na2SO4混合熔融盐中的热腐蚀行为。结果表明:Ni-20Cr-18W基高温合金的腐蚀行为是酸碱熔融机理。腐蚀层呈平面向合金基体推进,无明显择优腐蚀现象发生,主要腐蚀产物为疏松多孔的Ni O和Ni3S2腐蚀产物,导致合金表面失去保护性氧化层,增加了腐蚀速度。合金抗热腐蚀性能的降低是因高含量W元素在SO42-作用下腐蚀加剧及第二相粒子与基体的相间腐蚀导致。

Ni/石墨封严涂层的盐雾腐蚀研究

采用热喷涂技术制备了Ni/Al-Ni/石墨系统封严涂层,研究了涂层在盐雾环境中的腐蚀性能。结果表明:Ni/石墨涂层在5%NaCl饱和氧溶液中(质量分数,下同)的腐蚀电位为-382.3 mV,在去氧溶液中的腐蚀电位为-848.2mV。Ni/石墨面层经盐雾腐蚀后,腐蚀产物主要为无定形Ni(OH)2.xH2O,腐蚀导致涂层表面石墨掉落,涂层腐蚀失重与腐蚀时间遵循幂指数函数。在腐蚀初始阶段,涂层的结合强度变化不大,但是经过480h的腐蚀后,涂层的结合强度明显下降,960h时结合强度与初始值相比下降30%左右。腐蚀机理研究表明,由于Ni/石墨涂层内部存在孔隙,腐蚀介质沿着孔隙通道向内渗透。孔隙中充满腐蚀介质后涂层内外溶液交换困难,在涂层的表面和内部形成宏观腐蚀电池,加速了涂层内部金属相的腐蚀。

Cu-Ni-Al惰性金属阳极铝电解应用测试

采用Cu Ni Al合金作金属阳极 ,在温度 75 0～ 85 0℃ ,电流密度 0 75～ 1 1 0A/cm2 的不同分子比和氧化铝质量分数的Na3 AlF6 NaCl CaF2 Al2 O3 熔盐中进行电解测试·结果表明 ,在不同电解操作条件下该阳极材料的腐蚀程度不一样 ,阳极在熔盐中的腐蚀速率远大于在空气中的氧化腐蚀速率 ,而且阳极电解的腐蚀速率与电解质中的氧化铝质量分数相关 ,氧化铝质量分数大 ,则阳极腐蚀速率小·另外 。

铝材Sn-Ni混合盐电解着枪色参数研究

首先对铝片试样进行预处理,随后在恒定的电流密度和相同的氧化时间下,在铝材表面形成厚度均匀的阳极氧化膜,然后采用方波交流电,对铝试样进行电解着色处理,通过改变铝材电解着色工艺的着色时间、电流密度、正负电流比、占空比等因素来研究这些因素与铝材明度值和色差之间的关系。实验结果表明获得枪色的最佳工艺条件是:着色时间6m in左右,着色电流密度为1.40 A/dm2左右,正向电流比负向电流大7%左右,占空比55%左右。

硅镇静钢热浸镀Zn－Ni合金

研究了硅镇静钢在Ｚｎ－０．０９％Ｎｉ合金镀液热镀后镀层的组织结构、耐盐雾腐蚀性能，并研究Ｚｎ－０．０９％Ｎｉ合金镀液对锌锅材料的腐蚀作用。结果表明，镀液中加入０．０９％Ｎｉ以后，镀层中的ζ相层减簿，晶粒细化，Ｎｉ富集在ζ相柱状晶的晶界上；Ｚｎ－Ｎｉ合金镀层的耐盐雾腐蚀寿命是纯锌镀层的２倍；Ｚｎ－Ｎｉ合金镀液能减缓对锌锅的腐蚀作用。

复合型LaNi_5/Ni-S合金镀层在碱液中的析氢反应

通过熔盐电解结合水溶液电沉积方法获得了复合型LaNi_5/Ni-S合金镀层.Na_3AlF_6-La_2O_3(质量比为92:8)体系中的熔盐电解实验表明,由于阴极Ni具有较强的阴极去极化能力,即使在远未达到La析出电位的条件下,仍可获得LaNi_5储氢合金层.电化学测试表明,该复合阴极材料具有较高的电化学活性,在80℃、30%NaOH溶液中,当阴极电流密度为150 mA·cm^(-2)时,其析氢过电位仅为75 mV.循环伏安及开路电位测试表明,LaNi_5合金层在电解过程中可吸收一定量的氢,在电解槽出现断电或逆电流情况下这些吸收氢可发生放电过程,避免阴极材料溶出,从而为该析氢阴极提供电化学保护.

新型Te-Ni-Cr合金在Na_2SO_4-25%NaCl熔盐中的腐蚀行为

利用粉末冶金技术制备了新型Te-Ni-Cr合金材料。通过静态质量损失试验,X射线物相分析,扫描电镜形貌观察及微区成分分析等手段,研究了合金在750℃Na2SO4-25wt%NaCl熔盐中的热腐蚀行为及热腐蚀动力学规律。研究表明:稀有元素碲的加入,使合金的腐蚀速率较Ni-Cr合金有比较明显的下降;随时间的延长,合金表面的腐蚀程度不断增加;腐蚀产物主要为铁的氧化物、镍及铬的硫化物和氧化物;热腐蚀层主要由铁的氧化物和Cr2O3组成。