退火后LaMgNi 3.9 Mn 0.2 合金相结构与吸放氢检测与研究
发布时间：2021-11-23 19:44
近年来,我国政府出台了一系列关于促进新能源行业发展的政策,新能源氢燃料电池汽车越来越受人们的追捧,而镍氢燃料电池（Ni/MH）作为新能源汽车最核心的部分需要其具有较高的性能和较高的能量密度,这也就是要求作为电池负极的材料应具有优异的综合性能。目前,已商业化的AB5型储氢合金因受到自身结构的限制容量不高而不能在满足当下市场的需求,而REMg基AB2型储氢合金因具有较高的理论容量及较良好的活化性能等优势引发了国内外学者的研究热潮。尽管该类合金的理论储氢量很高,但是其实际储氢量却很少,且吸放氢动力学性能也较差,因此,如何提高该类合金的储氢量及其吸放氢动力学性能成为其商业化应用的研究重点。本研究对铸态LaMgNi3.9Mn0.2合金进行不同时间和不同温度的退火处理,采用XRD和SEM结合EDS检测分析了合金的相组成及其微观组织结构,并对合金在不同实验温度下的气态吸放氢进行了检测与研究。此外,为了探究退火对合金力学性能的影响,采用ABAQUS 6.14-1有限元软件建立了铸态合金和退火合金吸放氢后产生的裂纹模...
【文章来源】：河北大学河北省
【文章页数】：84 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
Laves相的晶体结构及其四面体间隙位置示意图
第一章绪论11图1-2Laves相的晶体结构及其四面体间隙位置示意图REMg基AB2型储氢合金的典型代表为LaMgNi4合金。Kadir及其同事[51]的研究发现ReMgNi4(Re=Ca,La,Ce,Y,Nd等)储氢合金的晶体结构是六方型MgCuSn4结构，如图1-3所示。Wang等人[8]采用感应熔炼法制备ReMgNi4(Re=Pr,La,Ce,Y,Nd)系列合金，通过XRD测试表征证实了该类合金具有MgCuSn4六方结构。图1-3LaMgNi4合金晶体结构示意图1.3.2AB2型储氢合金的气态吸放氢性能据报道，理论上具有Laves相结构的REMg基AB2型LaNi2储氢合金的储氢量可达2.29wt.%，然而实际上在298K与0.8MPa氢压下该合金的储氢量仅为1.77wt.%[53-56]，这可能归因于LaNi2合金中有氢致非晶化现象存在，合金在吸氢时发生的氢化反应较快，会放出较多的热量使合金材料的分解甚至破坏其结构。Aoki等人[57]发现ReNi2
的滞后系数大于铸态合金，更加有力地说明退火有效地改善了合金的储氢性能。黄显吞等[72]对合金(La0.8Nd0.2)2Mg(Ni0.8-x Co0.1Mn0.1Alx)9 (x=0~0.15)进行退火处理，发现，退火能改善合金的放氢平台压力，有利于促进合金在较低压力下放氢，且退火后合金的放电平台变得更加宽泛，放电时间延长，放电容量增加。Han 等[73]报道了退火温度对LaNi3.8Al1.0Mn0.2 合金的储氢性能的影响，指出，退火后，合金的平衡压力降低，平台宽度变大，随着退火温度的升高，合金的吸收/解吸氢平台压力先下降后上升，且因退火合金的 PCT 曲线中平台压力降低，使得氢原子在合金中越加容易扩散，进而提高了合金的吸氢动力学。如图 1-4 所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]氢致裂纹中氢压的理论表征及有限元求解方法[J]. 付雷,单龙,温玉霜,王苹,方洪渊. 焊接学报. 2019(11)
[2]固体储氢材料的研究进展[J]. 陈思安,彭恩高,范晶. 船电技术. 2019(09)
[3]储氢材料的研究及其进展[J]. 杨静怡. 现代化工. 2019(10)
[4]退火对LaNi2.7Mn0.3Co0.5合金储氢性能及电化学性能的影响[J]. 卿培林,李文慧,赖赵芳,陈林,黄显吞. 材料热处理学报. 2019(08)
[5]新型氢能储备技术研究进展现状[J]. 傅建龙. 当代化工研究. 2018(10)
[6]碳基材料对Mg2Ni合金储氢性能催化研究[J]. 辛永军,刘庆林,李肖龙,孙梦天,姜远超,张国芳. 内蒙古科技大学学报. 2018(03)
[7]固体储氢材料研究进展[J]. 马通祥,高雷章,胡蒙均,胡丽文,温良英,扈玫珑. 功能材料. 2018(04)
[8]退火温度对无镁La-Y-Ni系A2B7型合金相结构和电化学性能的影响[J]. 王浩,罗永春,邓安强,赵磊,姜婉婷. 无机材料学报. 2018(04)
[9]La-Mg-Ni基AB3.3合金退火处理中的相转变[J]. 李宁,张俊岭,郭瑞亚. 化工管理. 2018(07)
[10]镁基储氢材料的研究进展[J]. 王丽婷,王守志,孙晨财. 石家庄职业技术学院学报. 2016(06)
硕士论文
[1]快淬态LaMgNi3.6M0.4（M=Ni,Co,Al）合金相结构及电化学性能研究[D]. 张朋军.内蒙古科技大学 2015
[2]高强度马氏体钢的氢致开裂特征研究[D]. 郭昀静.昆明理工大学 2012
本文编号：3514531
【文章来源】：河北大学河北省
【文章页数】：84 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
Laves相的晶体结构及其四面体间隙位置示意图
第一章绪论11图1-2Laves相的晶体结构及其四面体间隙位置示意图REMg基AB2型储氢合金的典型代表为LaMgNi4合金。Kadir及其同事[51]的研究发现ReMgNi4(Re=Ca,La,Ce,Y,Nd等)储氢合金的晶体结构是六方型MgCuSn4结构，如图1-3所示。Wang等人[8]采用感应熔炼法制备ReMgNi4(Re=Pr,La,Ce,Y,Nd)系列合金，通过XRD测试表征证实了该类合金具有MgCuSn4六方结构。图1-3LaMgNi4合金晶体结构示意图1.3.2AB2型储氢合金的气态吸放氢性能据报道，理论上具有Laves相结构的REMg基AB2型LaNi2储氢合金的储氢量可达2.29wt.%，然而实际上在298K与0.8MPa氢压下该合金的储氢量仅为1.77wt.%[53-56]，这可能归因于LaNi2合金中有氢致非晶化现象存在，合金在吸氢时发生的氢化反应较快，会放出较多的热量使合金材料的分解甚至破坏其结构。Aoki等人[57]发现ReNi2
的滞后系数大于铸态合金，更加有力地说明退火有效地改善了合金的储氢性能。黄显吞等[72]对合金(La0.8Nd0.2)2Mg(Ni0.8-x Co0.1Mn0.1Alx)9 (x=0~0.15)进行退火处理，发现，退火能改善合金的放氢平台压力，有利于促进合金在较低压力下放氢，且退火后合金的放电平台变得更加宽泛，放电时间延长，放电容量增加。Han 等[73]报道了退火温度对LaNi3.8Al1.0Mn0.2 合金的储氢性能的影响，指出，退火后，合金的平衡压力降低，平台宽度变大，随着退火温度的升高，合金的吸收/解吸氢平台压力先下降后上升，且因退火合金的 PCT 曲线中平台压力降低，使得氢原子在合金中越加容易扩散，进而提高了合金的吸氢动力学。如图 1-4 所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]氢致裂纹中氢压的理论表征及有限元求解方法[J]. 付雷,单龙,温玉霜,王苹,方洪渊. 焊接学报. 2019(11)
[2]固体储氢材料的研究进展[J]. 陈思安,彭恩高,范晶. 船电技术. 2019(09)
[3]储氢材料的研究及其进展[J]. 杨静怡. 现代化工. 2019(10)
[4]退火对LaNi2.7Mn0.3Co0.5合金储氢性能及电化学性能的影响[J]. 卿培林,李文慧,赖赵芳,陈林,黄显吞. 材料热处理学报. 2019(08)
[5]新型氢能储备技术研究进展现状[J]. 傅建龙. 当代化工研究. 2018(10)
[6]碳基材料对Mg2Ni合金储氢性能催化研究[J]. 辛永军,刘庆林,李肖龙,孙梦天,姜远超,张国芳. 内蒙古科技大学学报. 2018(03)
[7]固体储氢材料研究进展[J]. 马通祥,高雷章,胡蒙均,胡丽文,温良英,扈玫珑. 功能材料. 2018(04)
[8]退火温度对无镁La-Y-Ni系A2B7型合金相结构和电化学性能的影响[J]. 王浩,罗永春,邓安强,赵磊,姜婉婷. 无机材料学报. 2018(04)
[9]La-Mg-Ni基AB3.3合金退火处理中的相转变[J]. 李宁,张俊岭,郭瑞亚. 化工管理. 2018(07)
[10]镁基储氢材料的研究进展[J]. 王丽婷,王守志,孙晨财. 石家庄职业技术学院学报. 2016(06)
硕士论文
[1]快淬态LaMgNi3.6M0.4（M=Ni,Co,Al）合金相结构及电化学性能研究[D]. 张朋军.内蒙古科技大学 2015
[2]高强度马氏体钢的氢致开裂特征研究[D]. 郭昀静.昆明理工大学 2012
本文编号：3514531
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