La元素对高导热Al-5Ni合金微观组织和性能的影响

Al-5Ni合金具有较高的导热性能,是新一代高导热材料的主要研究方向之一,但力学性能偏低,热-力矛盾显著。利用金相显微镜、扫描电镜、万能试验机、激光导热仪、数字电导率仪等,研究了微量稀土元素La添加对高导热Al-5Ni合金微观组织、力学性能及导热率和导电率的影响。结果表明,当La元素的添加量为0.2%(质量分数)时,合金α-Al晶粒细化程度最高,共晶组织内部纤维状的Al3Ni相近乎全部转化为球状,极限抗拉强度和硬度由未变质时的122.24 MPa和45.94 HV提升到140.48 MPa和47.28 HV,分别提升了14.92%和2.92%;合金的导热率和导电率几乎没有下降,为213.23 W/(m·K)和31.84 MS/m。稀土变质La元素的变质处理有效缓解了Al-5Ni合金的热-力矛盾,显著提高合金的综合性能。

Ce-La添加量对汽车用Al-Si-Cu-Mg-Ni合金组织与力学性能的影响

对Al-Si-Cu-Mg-Ni合金中添加了不同量的Ce-La复合稀土,通过显微组织观察、力学性能测试研究了不同Ce-La复合稀土添加量对铸态Al-Si-Cu-Mg-Ni合金组织与力学性能的影响。结果表明:未添加稀土的Al-Si-Cu-Mg-Ni合金中有大量块状的初生Si相和针状共晶Si相存在。随着Ce-La复合稀土添加量的增加,合金中的初生Si相直径和共晶Si相尺寸先减小后增加。Ce-La稀土添加量为0.4wt%时,合金中的初生Si相直径和共晶Si相尺寸最小。随着Ce-La复合稀土添加量的增加,Al-Si-Cu-Mg-Ni合金的抗拉强度和伸长率先升高后降低,Ce-La复合稀土添加量为0.4wt%时,合金的抗拉强度和伸长率均达到最大值,分别为296.5 MPa和2.9%。

时效时间对Ni-W-Al-Ti高密度合金组织与性能的影响

基于面心立方结构及细小弥散相强化原理,设计了一种新型Ni-W-Al-Ti高密度合金(密度为10.8 g·cm^(-3)),将其在750℃下进行不同时间(0,8,16,24,32 h)的时效处理,研究了时效时间对合金显微组织和拉伸性能的影响。结果表明:时效处理后,Ni-W-Al-Ti高密度合金中析出了长程有序的D1_(a)型Ni_(4)W和L1_(2)型Ni_(3)Al强化相,随着时效时间延长,Ni_(4)W相尺寸增大,形状由球状变为椭球状,Ni_(3)Al相数量增多;随着时效时间延长,合金的屈服强度先增加后趋于稳定,抗拉强度无明显变化,断后伸长率减小;当时效时间为24 h时,合金的屈服强度最大,为740 MPa,抗拉强度和断后伸长率适中,分别为886 MPa,9%,综合拉伸性能较佳。

La_(2)Mg(Ni_(1-x)Al_(x))^_(9)(x=0.1,0.2)合金的相组成及储氢性能研究

研究了Al替代对AB 3型La_(2)Mg(Ni_(1-x)Al_(x))_(9)(x=0.1,0.2)合金相组成、储氢性能和失效行为的影响.表明Al在常温下促进La(Ni,Al)_(5)相含量的提高和LaMg_(2)Ni相的形成,并导致合金放氢困难和电化学放电容量的降低.由于La_(2)MgNi_(2)和LaMg_(2)Ni相含量的增加,合金耐KOH的腐蚀性降低.腐蚀产物主要为La(OH)_(3),La_(2)O_(3)和Mg(OH)_(2).通过Al替代改善合金电化学放电和循环稳定性的关键在于优化其中的相组成类型.

AZ31B镁合金熔覆Al+Ni合金层的组织和性能研究

镁合金表面改性技术在提升其耐磨性、耐腐蚀性及耐热性等表面性能方面发挥关键作用。本研究采用激光和钨极电弧焊两种熔覆方法,对AZ31B镁合金表面进行Al+Ni合金层熔融,采用光学显微镜、扫描电子显微镜和能量散射光谱仪对合金层的微观结构及组成进行考察,并对其硬度和电化学腐蚀性能进行测试。结果发现,激光熔覆合Al+Ni金层和钨极弧焊熔覆Al+Ni合金层的硬度和耐腐蚀性得到了极大的改善。

泡沫Ni/In-48Sn复合焊料钎焊Al合金接头显微结构及力学性能研究

In-48Sn共晶焊料具有熔点低、延展性高、润湿性好等优点,在微波、通信等功能组件的钎焊连接中具有广泛应用。然而,In-48Sn共晶焊料力学性能较差,已难满足新一代功能组件的载荷要求。采用微合金化及微纳米颗粒、纤维强化等方法可在一定程度上提高焊料的强度,但钎焊接头的强度提升效果有限。基于此,本工作采用真空浸渗工艺制备了泡沫Ni强化In-48Sn复合焊料,并采用该复合焊料对表面含Ag镀层的Al合金进行了低温钎焊连接,重点研究了泡沫Ni孔隙率和钎焊时间对接头显微结构及力学性能的影响。研究结果表明,Al合金表面形成了Ag2In金属间化合物(IMC)层,其随钎焊时间延长不断增厚,且在无Ni骨架阻挡时易向焊缝中生长形成块状结构。In-48Sn焊料与泡沫Ni骨架反应形成了(Ni,Cu)_(3)-(In,Sn)_(7)相,延长钎焊时间、减小泡沫Ni孔隙度均会促进该反应相的形成并加快In基焊料的消耗,最终焊缝完全由Ni骨架和IMCs组成,而钎焊接头的剪切强度也相应增加。采用50%Ni-In48Sn复合焊料钎焊120 min时接头剪切强度达到了34.34 MPa,相比In-48Sn共晶焊料钎焊接头提升了335.2%。

Al对La-Mg-Ni系贮氢合金电极电化学性能的影响

采用固相扩散法制备La0.7Mg0.3Ni3.5-xAlx(x=0,0.1,0.3,0.7,1.0)和La0.7Mg0.3Ni2.8Co0.7-xAlx(x=0,0.1,0.2,0.3,0.4)贮氢合金,采用X射线衍射、能谱分析及循环伏安等方法分析合金的相结构和电极电化学性能,研究元素Al替代对合金电化学性能的影响。结果表明:合金由LaNi5、La2Ni7和LaNi3三相组成,随着Al替代量的增加,La2Ni7相晶胞逐渐膨胀,LaNi5相大量减少,LaNi3相增加,La2Ni7相有利于合金电化学性能的提高,然而过高的Al含量会对合金的放电性能带来不利影响。La0.7Mg0.3Ni3.4Al0.1和La0.7Mg0.3Ni2.8Co0.6Al0.1合金电极的最大放电容量分别为354.5 mA.h/g和373.1 mA.h/g。循环伏安测试显示较明显的氧化峰和还原峰,且峰电位差较小,反映合金电极较好的吸放氢反应可逆性。

La0．7Mg0．3Ni2．55-xCo0．45Alx（x=0～0．4）贮氢合金的循环稳定性

为了提高La-Mg-Ni系贮氢合金的循环稳定性,以Al部分替代Ni,采铸造及快淬工艺制备了La0.7Mg0.3Ni2.55-xCo0.45Alx(x=0,0.1,0.2,0.3,0.4)电极合金,研究了Al替代量及快淬工艺对合金微观结构及电化学循环稳定性的影响。X射线衍射分析结果表明:铸态及快淬态合金具有多相结构,包括(La,Mg)Ni3相、LaNi5相和一定量的LaNi2相;Al替代使铸态合金中LaNi2相的量显著增加,但对快淬态合金中LaNi2相的相丰度影响不显著。电化学测试结果表明:随Al替代量的增加,合金的循环寿命大幅度提高;快淬处理可以提高合金的循环寿命,但随Al替代量的增加,淬速对循环寿命的影响减小。

La_(0.75)Mg_(0.25)Ni_(3.47)Co_(0.2)Al_(0.03)储氢合金电极失效研究

采用中频感应真空熔炼制备La0.75Mg0.25Ni3.47Co0.2Al0.03合金,并借助电化学和气态循环实验、SEM、XPS等手段对合金电极失效的原因进行研究。结果表明,合金放电容量和吸氢容量的衰减在循环过程中均分为快速和缓慢两个阶段。随循环次数的增加,在电化学循环过程中,合金颗粒表面的氧化腐蚀产物逐渐增多,接触电阻和电荷传递电阻先降低后提高;在气态吸放氢过程中,合金颗粒裂纹逐渐增多,且开裂程度增大。La和Mg的氧化腐蚀损耗是导致合金放电容量衰减的主要原因,而合金颗粒粉化加剧了La、Mg的腐蚀,进一步恶化合金电极的稳定性。

快速凝固制备La_2Mg_(0.9)Ni_(7.5)Co_(1.5)Al_(0.1)贮氢合金的相结构及电化学性能

采用感应熔铸+退火处理及快速凝固方法制备了La2Mg0.9Ni7.5Co1.5Al0.1贮氢合金。系统研究了快速凝固对合金的相结构、微观组织及电化学性能的影响。XRD分析表明,随着冷却速率的增加,La2Mg0.9Ni7.5Co1.5Al0.1合金的相组成发生了明显变化。退火合金由αLa2Ni7主相(Ce2Ni7型结构)和少量LaNi3相(PuNi3型结构)组成。随着冷却速率的增加,合金中出现LaNi5相(CaCu5型结构)和LaMgNi4(MgCu4Sn型结构)相,且新相的相丰度增加,αLa2Ni7相和LaNi3相的丰度减少。EPMA分析表明,快速凝固方法制备的La2Mg0.9Ni7.5Co1.5Al0.1贮氢合金为柱状晶组织且晶粒细小。合金电极的电化学测试表明,冷却速率对合金的活化性能影响不大。随冷却速率的增加,合金的最大放电容量减少、高倍率放电性能下降。在较低的冷却速率下(5m/s),合金电极的循环稳定性改善不明显,而随着凝固速度的进一步增加(20m/s),合金电极表现出较好的循环稳定性。

快速凝固制备La_(0.83)Mg_(0.17)Ni_(3.25)Al_(0.15)Mn_(0.1)储氢合金的相结构和电化学性能

采用感应熔铸+退火处理(常规冷速)及快速凝固方法制备了La0.83Mg0.17Ni3.25Al0.15Mn0.1储氢合金。系统研究了快速凝固对合金的相结构、微观组织及电化学性能的影响。X射线衍射分析表明,冷却速率对合金的相组成影响不大,但对各相丰度影响明显。随着冷却速率的增加,合金中的LaNi5相(CaCu5型结构)丰度增加,LaNi3相(PuNi3型结构)丰度减少。EPMA分析表明,快速凝固方法制备的La0.83Mg0.17Ni3.25Al0.15Mn0.1储氢合金为扁平状晶粒组织。合金电极的电化学测试表明,冷却速率对合金的活化性能影响不大。随冷速的增加,合金的最大放电容量减小,合金电极的循环稳定性改善明显,铜辊线速度为15m/s时容量保持率达到97.03%。

La_(0.67)Mg_(0.33)Ni_(3.0-x)Al_x (x=0.0～0.35)贮氢合金相结构和电化学性能研究(英文)

采用X射线衍射、电子探针和电化学测试研究了La0.67Mg0.33Ni3.0-xAlx(x=0.0～0.35)合金的相结构和电化学性能。XRD结果和EPMA观察表明:La0.67Mg0.33Ni3.0合金由LaNi3相和La2Ni7相组成。然而La0.67Mg0.33Ni3.0-xAlx(x=0.1,0.2,0.35)合金不含LaNi3相。研究结果表明Al替代Ni改变了La0.67Mg0.33Ni3.0合金的相结构,Al替代Ni不利于La0.67Mg0.33Ni3.0合金中LaNi3相的形成。此外,随Al含量的增加,La0.67Mg0.33Ni3.0-xAlx(x=0.1,0.2,0.35)合金的相结构也发生了变化。WDS分析表明:随La0.67Mg0.33Ni3.0-xAlx合金中x的增加,Al在LaNi5相中的含量增加,但Al在LaNi2相的含量很少并且几乎不随x变化。电化学性能测试表明:Al替代Ni提高了La0.67Mg0.33Ni3.0合金电极的循环稳定性。但La0.67Mg0.33Ni3.0-xAlx合金电极的放电容量却随Al含量的增加而明显降低。

高纯La-Ni-Al合金成分及杂质元素的分析方法研究

叙述了镧 -镍 -铝 ( La- Ni- Al)合金成分镍、铝及微量杂质元素锌、铁、锰、镁、硅、铜和钙的 ICP- AES测定方法。样品以 HNO3( 1+1)溶解 ,稀释后直接测定主量元素镍和铝 ;用基体匹配法补偿基体效应测定其他杂质元素。各元素回收率在 95%— 10 6% ,相对标准偏差优于 5%。

机械合金化法制备Al-Ni-La-Cu非晶合金

用机械合金化法制备了不同成份的 Al- Ni- L a- Cu非晶合金 .经 X射线衍射仪、透射电子显微术和示差扫描量热仪 (DSC)热分析研究表明 ,随着合金中 Cu含量的增加 ,Al- Ni- L a- Cu的非晶形成能力逐渐增强 ,晶化温度逐渐降低 .

Y含量对La-Mg-Ni-Al合金相结构与电化学性能的影响

为了改善La-Mg-Ni-Al合金的循环稳定性,用Y部分替代合金中La元素,用真空感应熔炼与950℃完全退火处理制备了La_(0.82-x)Y_xMg_(0.18)Ni_(3.35)Al_(0.15)(x=0~0.45)合金。采用XRD分析了合金的相结构,并测试了其电化学性能,分析了Y含量对合金相结构及电化学性能的影响。结果表明,Y部分替代La后,合金相结构除了主相LaNi_5、(La,Y,Mg)_2(Ni,Al)_7外,还有Ni_3Y相,Y元素导致主相晶胞体积减小。与不含Y合金相比,含Y合金的电化学性能相对较好。合适的Y含量替代改善合金电极的电化学性能,在本实验研究范围内,Y含量为0.25时的合金具有相对较大的放电容量,Y含量为0.35时的合金具有相对较好的循环稳定性。

LaNi_(5-x)Al_x贮氢合金的研究

本研究用Ａｌ置换ＬａＮｉ５合金中的部分Ｎｉ，得到一系列ＬａＮｉ５－ｘＡｌｘ（ｘ＝０．１，０．３，０．５）贮氢合金。对这些合金的吸放氢热力学和动力学性能的实验研究表明，随着Ａｌ的加入及Ａｌ含量的增加，贮氢合金的平台氢压降低，吸氢量有所减少，而吸放氢速度有所增加。通过对合金及其氢化物晶体结构的ＸＲＤ分析，发现Ａｌ的加入并未使晶体结构类型发生变化，只是晶格常数变大；ＬａＮｉ５－ｘＡｌｘ合金吸氢后原晶体结构也未发生变化，但其晶格常数增加较大。

快淬工艺对La_(0.7)Mg_(0.3)Ni_(2.55-x)Co_(0.45)Al_x(x=0～0.4)电极合金微观结构及电化学性能的影响

用铸造及快淬工艺制备了La-Mg-Ni系(PuNi3型)电极合金La0.7Mg0.3Ni2.55-xCo0.45Alx(x=0,0.1,0.2,0.3,0.4),研究了快淬工艺对合金微观结构及电化学性能的影响。XRD分析结果表明,铸态及快淬态合金具有多相结构,包括(La,Mg)Ni3相和LaNi5相和一定量的LaNi2相,快淬处理对合金的相组成没有影响,但使相的相对含量产生变化。TEM及SEM分析结果表明,快淬处理显著改善合金的成分均匀性,使晶粒细化。Al替代Ni不利于非晶相的形成,但使快淬态合金的晶粒显著细化。电化学测试结果表明,快淬处理显著提高合金的循环稳定性,但不同程度地降低合金的放电容量和活化性能,快淬对放电电压特性的影响是复杂的。

LaNi_（5－x）Al_x贮氢合金的研究

用Ａｌ置换ＬａＮｉ５贮氢合金中部分Ｎｉ，得到一系列ＬａＮｉ（５－ｘ）Ａｌｘ（ｘ＝０．１，０．３，０．５）贮氢合金．通过对合金的热力学性能的测试可知：随着Ａｌ的加入及其含量的增加，贮氢合金的平台氢压降低，吸氢量有所减少，而吸氢速度有所增加．通过对合金及吸氢后氢化物品体结构的Ｘ射线衍射分析，发现Ａｌ的加入并未使晶体结构类型发生变化，只是晶格常数略有增加；同时还证明了ＬａＮｉ（５－ｘ）Ａｌｘ合金吸氢后其晶体结构也未发生变化，但晶格常数增加较大．

Al替代Ni对La_2MgNi_(7.5-x)Co_(1.5)Al_x贮氢合金相结构及电化学性能的影响

采用X射线衍射、电子探针和电化学测试研究了La2MgNi7.5-xCo1．5Alx（x=0．0～0．5）合金的相结构和电化学性能。XRD结果和EPMA观察表明，Al替代改变了合金的物相组成和物相的丰度。LaNi3相消失，αLa2Ni7相丰度的变化表现为先增加（x从0．0-0．1）后减少（x=0．3和0．5），LaNi5相随合金中Al含量x的增加而明显增加。Al替代Ni降低了合金的最大电化学放电容量和活化性能，但明显改善了La2MgNi7．5Co1．5合金的电化学循环稳定性。

聚苯胺对La_(0.94)Mg_(0.06)Ni_(3.49)Co_(0.73)Mn_(0.12)Al_(0.20)储氢合金电化学性能的影响

通过添加聚苯胺和化学沉积聚苯胺对La_(0.94)Mg_(0.06)Ni_(3.49)Co_(0.73)Mn_(0.12)Al_(0.20)储氢合金进行表面改性。XRD和SEM分析表明,无论是添加聚苯胺还是化学沉积聚苯胺,合金的相结构均未发生改变;添加聚苯胺改性合金的表面包覆上了珊瑚状的聚苯胺,化学沉积聚苯胺改性合金的表面较粗糙。添加聚苯胺改性合金电极的最大放电比容量由未改性合金的346.4mA·h/g提高到354.8mA·h/g,50个循环后的容量保持率由69.5%提高到73.0%;化学沉积聚苯胺改性合金电极的最大放电比容量降低至307.8mA·h/g,容量保持率提高到82.6%。动力学测试结果表明,添加聚苯胺改性合金的动力学性能得到提高,而化学沉积聚苯胺改性的合金动力学性能有所降低,但其抗腐蚀能力较强。因此,选择合适的聚苯胺改性方法十分关键。