论文部分内容阅读
本文系统研究了用感应熔炼和粉末固相烧结方法备La1-xMgxNi3-yMy贮氢合金的工艺制度以及制备工艺对合金的微观组织结构及电化学性能的影响规律。分析和研究了合金的微观组织结构特征、晶胞参数的大小、电化学放电性能的变化及Mg的挥发损失问题。 原子吸收光谱分析结果表明，感应熔炼法制备La3-xMgxNi2.5Co0.5（X=0.1，0.33，0.5，0.8）系列贮氢合金，可以有效抑制Mg的挥发和准确控制合金成分。XRD、SEM和EDS分析结果表明，La0.67Mg0.33Ni2.5Co0.5合金的铸态组织由LaNi3、LaNi2、LaNi5相组成。电化学性能测试结果表明，该系列合金中放电性能最好的La0.67Mg0.33Ni2.5Co0.5合金经过4个充／放电循环可达到最高放电量（341mAh／g），放电性能不突出。La0.67Mg0.33Ni2.5Co0.5合金，经过1123K、10hr连续均质化退火处理，组织变得均匀一致、LaNi5相溶解消失、但LaNi2相仍然存在；合金放电量有了一定提高（364mAh／g），但活化性能有所下降（5个循环），放电性能没有得到实质性改善。研究结果表明，该系列合金适宜的熔炼工艺制度为；熔炼电流为300A～400A，熔炼时间为150s～210s，熔炼体系压力为0.4MPa。 用烧结法制备La0.67Mg0.33Ni2.5Co0.5贮氢合金：当烧结温度在1023K以下，原子吸收光谱分析结果表明，Mg没有明显挥发损失；XRD、SEM和EDS分析结果表明，反应相不能完全反应溶解消失，相间成分差别明显。当烧结温度在1123K以上，原子吸收光谱分析结果表明，Mg有明显挥发损失（1203K时，合金Mg含量只有1.43％）；XRD、SEM和EDS分析结果表明，反应相间反应溶解良好，相间成分差别明显减小。研究表明，恒温烧结工艺很难得到组织、成分合格的合金。 阶梯式烧结方法制备La0.67Mg0.33Ni2.5Co0.5贮氢合金时：XRD和SEM及EPNA分析结果表明，在不同烧结条件下合金均由不含Mg的LaNi5相、富Mg的LaNi3相及一个贫Mg的LaNi3.5相三相组成。当高温烧结温度不超过1203k时合金主相为LaNi3相，当烧结温度超过1203K，LaNi5相逐步成为主相。原子吸收光谱分析结果表明，高温烧结温度不超过1203K，Mg元素没有明显损失；当烧结温度超过1203K，会引起Mg的大量挥发损失。电化学性能分析结果表明，烧结温度不超过1203K，合金放电能力主要受合金组织形成与均匀性影响；而烧结温度超过1203K，Mg元素挥发损失成为影响合金放电能力的决定因素。研究表明4hr/873k（?）≥14hr/1023K（?）≥6hr/1123K（?）（2-3）hr/（1153-1273）K为制备La1-xMgxNi3-yMy贮氢合金的适宜工艺。用该工艺制备的La0.67Mg0.33Ni2.5Co0.5贮氢合金Mg含量稳定（2.92wt％）、微观组织均匀、放电容量高（395mAh／g）、活化性能好（2个循环）。 对阶梯式烧结方法制备的La1-xMgxNi2.5Co0.5（x=0.1，0.2，0.33，0.5，0.67）系列贮氢合金原子吸收光谱分析结果表明，Mg没有明显挥发损失；对该系列合金XRD、SEM和EDS分析结果表明，x＜0.5时，主相为PuNi3，x≥0.5；PuNi3相不再是烧结主相；对该系列合金的电化学性能测试结果表明，0.5＞X≥0.2，Mg对合金放电性能有明显改善。X=0.33，合金经过2个充／放电循环达最大放电量395mAh/g。 对阶梯式烧结方法制备的La0.67Mg0.33Ni2.8M0.2（M=Co，Fe,Mn,Cr,Cu,Al,Sn）系列贮氢合金XRD和Rietveld方法拟合分析结果表明：兰州理工大学硕士论文L山.6撇90.33Ni2.。M0.2（M二Co，Fe，Mn，Cr，Cu）合金烧结主相为LaNi3，LaNi。相晶胞参数和晶胞体积均增大，而Lao.6撇90.3卯12，藏.2（赤Al，Sn）合金无法形成PuNi3主相。对该系列合金的电化学性能测试结果表明，除Lao.6了Mgo.33Ni2.，Coo.2合金外，其它合金放电量均及活化性能均明显降低。