熔盐保护熔炼法制备La2Mg17合金及其储氢性能

采用熔盐保护熔炼法（SMPMS）成功制备了La2Mg17储氢合金。SEM和EDS研究发现，熔炼时液相在凝固过程中形成微观成分不均匀的非平衡组织。通过PCT性能测试发现，合金在523-623K时可逆吸放氢量大于4．3％（质量分数，下同）。动力学分析结果表明，合金在473～623K时具备良好的氢化动力学性能，并且在523K时出现氢化速率极大值（25s内吸氢3．2％）。丰富的表面裂纹改善了合金的储放氢性能。

La-Mg-Ni-Cu系Mg_2Ni型合金气态贮氢动力学

为了改善Mg_2Ni型合金的气态贮氢动力学性能,在合金中添加少量La,并用快淬工艺制备La-Mg-Ni-Cu系Mg_2Ni型(Mg_(24)Ni_(10)Cu_2)_(100-x)La_x(x=0,5,10,15,20)(摩尔分数,x%)合金。采用XRD、SEM及HRTEM分析铸态及快淬态合金的微观结构;采用全自动Sieverts测试仪测试合金的气态吸放氢动力学;采用差热分析仪测试不同加热速率下合金的放氢DSC曲线,并用Kissinger方程计算合金的放氢激活能。建立动力学与La含量及淬速的关系。结果表明:添加La不改变合金的主相Mg_2Ni相,但导致第二相La_2Mg_(17)和LaMg_3相出现,第二相的量随La含量的增加而增加。添加La和快淬有助于合金形成纳米晶-非晶结构,降低放氢激活能,从而改善放氢动力学。当La含量x从0增加到20时,铸态合金的放氢激活能E_k^(de)从73.18 kJ/mol下降到60.41 kJ/mol,而30m/s的快淬态合金的E_k^(de)值从66.16 kJ/mol下降到50.50 kJ/mol。

球磨时间对La_2Mg_(17)-200wt.%Ni合金显微结构及电化学性能的影响

研究了不同球磨时间对La_2Mg_(17)-200wt.%Ni复合合金显微结构及电化学性能的影响。结果表明,随着球磨时间的延长,Ni颗粒逐渐细化,并形成了均匀的La_2Mg_(17)-Ni非晶合金;复合合金的颗粒尺寸先减小后增大,当球磨时间为90 h时,合金的颗粒尺寸最小;复合合金的充电阻力先减小后增大,其放电容量则先增大后减小,当球磨时间为90 h时,复合合金的充电阻力最小,其放电容量最大;合金的高倍率放电性能随着球磨时间的增大先增大后减小,当球磨时间为90 h时,合金具有最大的高倍率放电性能。

La_2Mg_(17)稀土镁基储氢合金制备工艺及储氢性能研究

采用熔剂覆盖熔炼的方法制备了La2Mg16Ni合金,并研究了该合金的吸放氢性能及吸放氢过程中合金的相结构变化.用Ni取代La2Mg17合金中的部分Mg,可提高储氢合金的吸放氢动力学性能,在温度高于553K时,所制备的储氢合金具有良好的吸放氢平台性能,其储氢容量可达到4.16%.

苯溶液中球磨La_2Mg_(16)Ni合金的储氢性能

对苯溶液中球磨的La2 Mg16Ni合金的储氢性能进行了研究。XRD和SEM分析表明 :球磨后合金颗粒粒径减小 ,且有明显的非晶化趋势 ;由合金和有机苯溶剂在球磨过程中形成的EDA (electrondonor acceptor)体系极大地提高了合金的活化性能 ;球磨后的合金即使在低温下也具有良好的吸氢速率 ;延长球磨时间 ,可改善合金的吸氢性能。

机械球磨制备La_2Mg_(17)/Ni复合材料的微观结构及气态吸放氢性能

为提高La2Mg17贮氢合金的吸放氢性能,以机械球磨La2Mg17+Ni+NbF5在氩气为保护气氛围下制备复合材料。采用XRD分析了球磨后复合材料的微观结构,用SEM观察了其形貌。通过自动控制的Sieverts设备测试了材料的吸放氢动力学性能。研究表明混合球磨后复合材料的吸放氢性能有了显著的提高,进一步说明Ni粉、NbF5促使了材料纳米晶/非晶结构的形成,而该结构的形成是材料吸放氢性能提高的主要原因。

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。

La替代Mg对快淬纳米晶/非晶Mg_2Ni型合金贮氢动力学的影响

为了改善Mg2Ni型合金气态及电化学贮氢动力学性能,用La部分替代合金中的Ni,用快淬技术制备了Mg2-xLaxNi(x=0、0.2、0.4、0.6)合金,用XRD、SEM、HRTEM分析了铸态及快淬态合金的微观结构;用自动控制的Sieverts装置测试了合金的气态贮氢动力学性能,用程控电池测试仪测试了合金的电化学贮氢动力学。结果发现快淬二元Mg2Ni合金具有典型的纳米晶结构,而快淬La替代合金明显地显示具有非晶结构,表明La替代Mg提高Mg2Ni型合金的非晶形成能力。La替代Mg明显地改变Mg2Ni型合金的相组成。当x≤0.2时,La替代Mg不改变合金的主相Mg2Ni,但出现少量的LaMg3及La2Mg17相。而当La替代量x=0.4时,合金的主相改变为(La,Mg)Ni3+LaMg3。合金的气态及电化学吸放氢动力学对La含量及快淬工艺敏感,La替代使合金的吸氢动力学降低,但适量的La替代Mg可以明显改善合金的放氢动力学及高倍率放电能力。La替代对合金贮氢动力学性能的影响与合金的制备工艺密切相关,表明合金的组织结构是影响其贮氢动力学的重要因素。

铸态和快淬态Mg_(20-x)La_xNi_(10)(x=0～6)合金的结构及贮氢性能

用铸造及快淬工艺制备了Mg2Ni型Mg20-xLaxNi10(x=0、2、4、6)贮氢合金。用XRD、SEM、HR-TEM分析了铸态及快淬态合金的微观结构,结果发现,在快淬无La合金中没有出现非晶相,但快淬含La合金显示了以非晶相为主的结构。用DSC研究了快淬合金的热稳定性,表明La含量及快淬对非晶相的晶化温度影响很小。应用Sieverts装置研究了铸态及快淬态合金的吸放氢动力学,发现铸态合金的吸放氢量及动力学随La含量的增加显著改善,且快淬显著地改善了(x=2)合金的吸放氢动力学。电化学测试的结果表明,铸态合金的放电容量随La含量的增加而增加,(x=2)合金的放电容量随淬速的增加而增加。La替代Mg显著地提高了铸态及快淬态合金的循环稳定性。

快淬纳米晶/非晶Mg_(2-x)La_xNi(x=0～0.6)电极合金的电化学贮氢性能

为了改善Mg2Ni型合金的电化学贮氢性能,用La部分替代Mg,并用铸造及快淬工艺制备了Mg2-xLaxNi(x=0、0.2、0.4、0.6)电极合金,获得长度连续,厚度约为30μm,宽度约为25mm的薄带。用XRD、SEM和HRTEM分析了快淬合金薄带的微观结构,测试了合金薄带的电化学性能、电化学交流阻抗谱(EIS)及氢在合金中的扩散系数(D)。结果发现,在快淬无La合金中没有出现非晶相,但快淬La替代合金显示了以非晶相为主的结构,表明La替代Mg提高了合金的非晶形成能力。当x≤0.2时,La替代Mg不改变合金的Mg2Ni型主相,但出现少量的LaMg3及La2Mg17相。La替代及快淬明显改善合金的电化学贮氢性能。其中,Mg2La0.2Ni合金具有最佳的综合电化学性能。当淬速从0m/s(铸态被定义为淬速0m/s)增加到30m/s时,Mg2La0.2Ni合金的放电容量从197.2mAh/g增加到406.5mAh/g,20次充放循环后的容量保持率从52.7%增加到81.4%,高倍率放电能力从48.3%增加到56.8%,氢扩散系数(D)从8.12×10-12cm2/s增加到1.80×10-11cm2/s。

球磨时添加LiBr的时间对La_2Mg_17/Ni性能的影响

采用球磨工艺制备La2Mg17／Ni＋10％溴化锂（LiBr）复合材料，总球磨时间为60h。分析产物的微观结构，研究球磨时添加LiBr的时间对产物电化学性能的影响。添加LiBr球磨能促进合金的非晶化，细化合金颗粒，形成均匀分布的非晶及纳米晶，改善复合材料的电化学性能。球磨结束前8h添加LiBr的复合材料，以60mA／g的电流在0．5～1．2V循环，最大原始放电比容量可达414．4mAh／g。较早添加LiBr可降低氢化物的热稳定性，但会导致复合材料有晶化的趋势，降低复合材料的电化学性能。

快淬工艺对Mg_(2-x)La_xNi(x=0～0.6)合金电化学贮氢性能的影响

为了改善Mg2Ni型合金的电化学贮氢性能,用La部分替代Mg,并用铸造及快淬工艺制备了Mg2-xLaxNi(x=0、0.2、0.4、0.6)贮氢合金。用XRD、SEM、HRTEM分析了铸态及快淬态合金的微观结构,用程控电池测试仪测试了合金的电化学贮氢性能,研究了快淬工艺对合金结构及电化学性能的影响。结果发现,La替代Mg明显地改变Mg2Ni型合金的相组成。当x≤0.2时,La替代Mg不改变合金的主相Mg2Ni,但出现少量的LaMg3及La2Mg17相;当La替代量x≥0.4时,合金的主相改变为(La,Mg)Ni3+LaMg3相。La替代Mg提高了Mg2Ni合金的非晶形成能力,快淬态合金均具有明显的纳米晶/非晶结构。快淬对合金电化学性能的影响与合金的成分相关,快淬显著地提高了Mg1.8La0.2Ni合金的电化学贮氢性能,但对于Mg1.4La0.6Ni合金,快淬导致了完全相反的结果,这主要与La替代使合金的主相发生改变相关。

La2Mg4-xCaxNi13贮氢合金的相结构与电化学性能

以La2Mg4-xCaxNi13合金为基础，研究了Ca部分替代Mg对合金相结构和电化学性能的影响。XRD和Rietveld分析表明，随ca替代量的增加，合金中MgNi2相含量逐渐减少，（La，Ca，Mg）Ni3相含量则先增加后减少；同时，ca的添加改变了La2Mg4-xCaxNi13合金中主相的晶格常数。电化学测试表明，ca部分替代Mg能够大幅提高合金电极的放电容量，其中La2Mg4-xCaxNi13合金具有最大的放电容量350．5mAh／g。

La替代Mg对快淬Mg_2Ni型贮氢合金结构及吸放氢动力学的影响

为了改善Mg2Ni型贮氢合金的吸放氢动力学性能,用La部分替代合金中的Mg。用快淬工艺制备了Mg2Ni型Mg2-xLaxNi(x=0、0.2、0.4、0.6)贮氢合金,获得长度连续,厚度约为30μm,宽度为25mm的薄带。用XRD、SEM、HRTEM分析了快淬态合金薄带的微观结构,用DSC研究了快淬薄带的热稳定性,应用Sieverts装置研究了快淬态合金的吸放氢动力学,探索了La替代Mg对快淬Mg2Ni型合金吸放氢动力学性能的影响。结果发现,在快淬无La合金中没有出现非晶相,但快淬含La合金显示了以非晶相为主的结构。表明La替代Mg显著提高Mg2Ni型合金的非晶形成能力。快淬合金的热稳定性随La含量的增加而上升。快淬态合金的吸氢量随La含量的增加而减小,但其放氢量在La含量x=0.2时有极大值,这主要归因于La替代Mg导致的结构变化。

MgCl_2-KCl-AlF_3-(La_2O_3)熔盐体系电解制备Al-Mg-La中间合金

在质量比为41.5∶48.5∶10的MgCl2-KCl-AlF3熔盐体系中加入质量分数为0.6%La2O3,利用电解法制备了Al-Mg-La合金.用ICP-OES（电感耦合等离子体光谱仪）和XRD进行了合金的组成和物相分析.研究结果表明,在电解温度800℃,阴极电流密度6.92A/cm2,槽电压5.3-5.4V,电解时间为1h的条件下,电流效率为86.2%,得到的合金主相为α-Mg基体、β-Al12Mg17相与Al11La3相.高的阴极电流密度有利于合金中镁含量的增加.

La替代Mg对Mg_2Ni型合金电化学贮氢性能的影响

用快淬工艺制备了纳米晶和非晶Mg2Ni型Mg2-xLaxNi(x=0,0.2,0.4,0.6)贮氢电极合金,获得长度连续,厚度约为30μm,宽度约为25mm的薄带。用XRD、SEM和HRTEM分析了快淬合金薄带的微观结构,测试了合金薄带的电化学性能及电化学交流阻抗谱(EIS)。快淬无La合金具有典型的纳米晶结构,但快淬含La合金显示了以非晶相为主的结构,表明La替代Mg2Ni中Mg元素提高了合金的非晶形成能力。当x≤0.2时,La替代Mg不改变合金的主相Mg2Ni,但出现少量的LaMg3及La2Mg17相。当La替代量x≥0.4时,合金的主相改变为(La,Mg)Ni3+LaMg3。铸态合金的放电容量随La含量的增加单调递增,快淬态合金的放电容量随La含量的变化而出现极大值。La替代Mg显著地提高了铸态及快淬态合金的循环稳定性。

P和La对Al-20Mg2Si合金凝固组织及力学性能的影响

研究了0~0.75%的P、La以及0.5%P和0.5%La复合处理对Al-20Mg2Si合金凝固组织和力学性能的影响。结果表明:P、La及其复合变质均可改善合金的凝固组织和力学性能。随着P或La加入量的增加,合金中初生Mg2Si相的尺寸都先减小后增大,转折点均为0.5%,同时组织中出现了Mg3(PO4)2P和Al11La3相;在复合处理条件下,初生Mg2Si相的尺寸最小,比未变质时减小了63.7%。合金的力学性能均与初生Mg2Si相的尺寸对应,随P或La加入量的增加,力学性能先增加后减小。复合处理时,合金力学性能最优,其抗拉强度和伸长率分别比未变质试样提高了40.5%和159%。

快淬对Mg_(24)Ni_(10)Cu_2和(Mg_(24)Ni_(10)Cu_2)_(85)La_(15)合金吸放氢动力学的影响

用快淬工艺制备了La-Mg-Ni-Cu系Mg_2Ni型Mg_(24)Ni_(10)Cu_2和(Mg_(24)Ni_(10)Cu_2)_(85)La_(15)合金,用XRD及HRTEM分析了铸态及快淬态合金的结构;用全自动Sieverts设备测试了合金的气态吸放氢动力学;用差热分析仪测试了不同加热速率下合金的放氢DSC曲线,并用Kissinger方程计算了合金放氢激活能。结果表明:不含La的铸态合金具有Mg_2Ni单相结构,添加La的合金除含有Mg_2Ni相外,还含有第二相La_2Mg_(17)和LaMg_3相。快淬态合金具有纳米晶、非晶结构。La的加入显著地提高了合金在真空快淬过程中的非晶形成能力。真空快淬后合金的气态吸放氢动力学得到明显改善,这主要归因于纳米晶结构的形成和合金激活能的降低。

球磨La_2Mg_(17)/M复合贮氢材料的性能

研究了球磨时间对La2Mg17+200%M(M=Cu、Ni)+1%CeO复合贮氢材料的影响。XRD和SEM分析表明:材料的非晶相随球磨时间的延长而增加。电化学测试显示:当球磨时间从10 h延长到40 h时,加Cu、Ni材料在30 h时分别有最大放电比容量134.0 mAh/g和934.3 mAh/g;材料的放电电压特性得到了改善;当球磨时间为10 h、30 h时,加Cu材料的高倍率放电性能(HRD)在400 mA/g时分别为59.3%、68.8%,加Ni材料的HRD分别为64.9%、81.0%。

冷却速率对Al88Ni6La4Mg2合金性能的影响

采用喷铸法制备了组织均匀的Al88Ni6La4Mg2合金棒材。使用不同尺寸的铜模进行浇铸来改变合金凝固的冷却速率,得到三种不同尺寸的样品。分析了冷却速率对合金组织形貌和压缩力学性能的影响。结果表明:三种合金的相组成相同,均为α-Al相、Al3Ni相和Al11La3相。随着冷却速率的降低,Al3Ni和Al11La3粗化,Al11La3相由枝晶状变为多边形状,数量减少。压缩载荷下,合金的抗压强度和塑性均随冷却速率的提高而增大,采用直径为3 mm的铜模进行浇铸时,合金的综合力学性能最好,抗压强度和塑性应变分别为607 MPa和16%。