Nd-V-Ni体系合金相图及其电化学性能研究

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本课题论文工作由两部分组成:采用X射线粉末衍射法,结合差热分析,电子显微分析等技术分析测定了Nd-V-Ni体系合金相图773 K等温截面,为探索新材料提供了更丰富的理论参考;采用模拟电池法研究了该体系合金的电化学性能并在此基础上结合储氢合金V3TiNi0.56开展了一定的新材料制备工艺探索及改性。  Nd-V-Ni体系合金相图773 K等温截面测定由14个单相区,25个两相区和12个三相区组成。14个单相区为:α(Nd),β(Nd3Ni),γ(Nd7Ni3),δ(NdNi),ε(NdNi2),ζ(NdNi3),η(Nd2Ni7),θ(NdNi5),ι(Ni),κ(Ni3V),λ(Ni2V),μ(Ni2V3),ν(NiV3), w(V);25个两相区为:α+w,α+β,β+w,β+γ,γ+w,γ+δ,δ+w,δ+ν,δ+μ,δ+ε,ε+μ,ε+ζ,ζ+μ,ζ+λ,ζ+η,η+λ,η+κ,η+θ,θ+κ,θ+ι,ι+κ,κ+λ,λ+μ,μ+ν,ν+w;12个三相区为:α+β+w,β+γ+w,γ+w+δ,δ+w+ν,δ+ν+μ,δ+μ+ε,ε+μ+ζ,λ+μ+ζ,λ+ζ+η,λ+κ+η,κ+η+θ,κ+η+λ。  Nd-V-Ni体系合金的电化学性能测试部分以模拟电池法测试了Nd-V-Ni体系合金的电化学性能,结果显示NdNi3, Nd2Ni7, NdNi5和 Ni2V3是截面内有电化学性能的放电相,含有这些相的合金具有电化学性能,测试中未观察到相间互催化增强性能;富Ni区的NdNi3, Nd2Ni7具有约120mAh/g和105mAh/g的放电容量,循环寿命较好。  本工作最后探索了烧结工艺制备V3TiNi0.56合金的可行性,熔炼法制备的该合金,本实验条件下很难粉碎,难以进一步研究其电化学性能,在1273 K保温2h然后1073 K保温20h制得的V3TiNi0.56合金,循环性能略有改善,达到最大放电量约230mAh/g,电化学性能不很理想,烧结前后的合金颗粒松散,未形成微观上均匀连续的网状结构可能是其主要原因;进一步研究烧结形成合金V3TiNi0.56-x(NdNi)x(x=0.05,0.1,0.2,0.3)的电化学性能过程中发现,添加元素Nd的氧化严重,Ni在烧结反应中更容易与V合金化和实验中由于高温下石英管真空度不高和球磨时无法达到要求的真空度是主要原因,很难避免。实验结果认为,稀土氧化物Nd2O3为无电化学活性物质,V3TiNi0.56-x(NdNi)x(x=0.05,0.1,0.2,0.3)的电化学性能主要取决于催化相Ti2Ni或TiNi和bcc相的共存并具有恰当的比例。
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