多元Ti-V-Mn系储氢合金的显微组织与吸放氢性能

发布时间：2021-04-24 18:46

　　V基固溶体型储氢合金具有理论储氢量高、室温下快速吸放氢、电化学容量大等优点,成为移动储能装置和镍氢电池负极方面最具潜能的材料之一。具有BCC相和C14 Laves相的Ti-V-Mn系合金的活化性能优异,但储氢量较低,且活化机理和吸放氢机制还缺乏系统深入地研究。本文通过调控晶格参数、相比例和热力学参数,系统地研究了三元Ti-V-Mn合金的储氢性能,建立了成分、显微组织与储氢性能之间的关系;通过微量元素替代优化合金成分,获得活化性能和吸放氢性能俱佳的Ti₁₉Hf₄V₄₀Mn₃₅Cr₂合金;对铸态合金进行热处理,在保持较快的吸氢动力学基础上,进一步提高合金的吸放氢量,并揭示了微结构对储氢性能的作用机制。改变三元合金Ti-V-Mn的成分,对其显微组织和储氢性能进行研究,结果表明:固定V含量,增加Ti/Mn比例能够增大BCC相晶胞体积,合金的有效储氢量占吸氢量的最大比例出现在电子原子比为5.45左右或晶格常数在3.020?时;随着V含量增加,BCC相增加,储氢量先增加后降低。这是由于BC... 

【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校

【文章页数】：149 页

【学位级别】：博士

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摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题背景及研究的目的和意义
    1.2 储氢合金
        1.2.1 储氢合金原理
        1.2.2 合金的储氢性能表征
        1.2.3 几种典型的储氢合金
    1.3 V基固溶体型储氢合金
        1.3.1 V基固溶体型储氢合金的结构特征
        1.3.2 V基固溶体型储氢合金的理论计算
        1.3.3 V基固溶体型储氢合金的制备工艺
    1.4 V基固溶体型储氢合金的研究现状
        1.4.1 合金化元素对储氢性能影响
        1.4.2 后处理工艺对储氢性能影响
    1.5 课题拟解决的关键问题及主要研究内容
第2章 实验材料及研究方法
    2.1 引言
    2.2 实验技术路线
    2.3 实验材料及制备工艺
        2.3.1 合金成分
        2.3.2 铸态合金的制备
        2.3.3 热处理
    2.4 实验研究方法
        2.4.1 组织分析方法
        2.4.2 室温压缩性能测试
        2.4.3 储氢性能测试
第3章 三元合金Ti-V-Mn的显微组织与吸氢行为
    3.1 引言
    3.2 晶格参数设计
        3.2.1 铸态合金V35TixMn65-x的相组成及显微组织
        3.2.2 铸态合金V35TixMn65-x的吸氢行为
        3.2.3 晶格常数对合金储氢性能的影响
    3.3 相比例设计
        3.3.1 铸态合金TiMn（Ti:Mn=5:8）-Vx（x=25,30,35,40,45,50）的显微组织
        3.3.2 铸态合金TiMn（Ti:Mn=5:8）-Vx（x=25,30,35,40,45,50）的吸氢行为
    3.4 热力学研究
    3.5 本章小结
第4章 Ti（Zr/Hf）-V-Mn（Cr）合金的组织与放氢热力学
    4.1 引言
    4.2 铸态合金Ti（Zr）-V-Mn的显微结构及储氢性能
23-xZr_xV₄₀Mn₃₇的相组成及显微组织">        4.2.1 铸态合金Ti_23-xZr_xV₄₀Mn₃₇的相组成及显微组织
23-xZr_xV₄₀Mn₃₇的吸氢动力学性能">        4.2.2 铸态合金Ti_23-xZr_xV₄₀Mn₃₇的吸氢动力学性能
23-xZr_xV₄₀Mn₃₇的放氢热力学性能">        4.2.3 铸态合金Ti_23-xZr_xV₄₀Mn₃₇的放氢热力学性能
    4.3 铸态合金Ti（Hf）-V-Mn的显微结构及放氢循环稳定性
23-xHf_xV₄₀Mn₃₇的相组成及显微组织">        4.3.1 铸态合金Ti_23-xHf_xV₄₀Mn₃₇的相组成及显微组织
23-xHf_xV₄₀Mn₃₇的放氢热力学">        4.3.2 铸态合金Ti_23-xHf_xV₄₀Mn₃₇的放氢热力学
23-xHf_xV₄₀Mn₃₇的放氢循环稳定性">        4.3.3 铸态合金Ti_23-xHf_xV₄₀Mn₃₇的放氢循环稳定性
    4.4 铸态合金Ti-Hf-V-Mn（Cr）的显微结构及放氢热力学性能
        4.4.1 铸态合金Ti19Hf4V40Mn37-xCrx的相组成及显微组织
        4.4.2 铸态合金Ti19Hf4V40Mn37-xCrx的放氢热力学性能
    4.5 小结
第5章 Ti（Hf）-V-Mn（Cr）合金的活化与吸放氢动力学
    5.1 引言
    5.2 Ti（Hf）-V-Mn（Cr）合金的表面状态
        5.2.1 铸态合金表面化学成分及化学态
        5.2.2 铸态合金一次吸放氢循环后的表面化学成分及化学态
    5.3 Ti（Hf）-V-Mn（Cr）合金的微观结构
    5.4 Ti（Hf）-V-Mn（Cr）合金的吸放氢动力学
        5.4.1 铸态合金的活化预处理条件
        5.4.2 铸态合金的吸氢动力学
        5.4.3 铸态合金的放氢动力学
    5.5 小结
19Hf₄V₄₀Mn₃₅Cr₂显微组织与吸放氢行为的影响">第6章 热处理对合金Ti₁₉Hf₄V₄₀Mn₃₅Cr₂显微组织与吸放氢行为的影响
    6.1 引言
19Hf₄V₄₀Mn₃₅Cr₂的相组成和显微组织">    6.2 热处理合金Ti₁₉Hf₄V₄₀Mn₃₅Cr₂的相组成和显微组织
19Hf₄V₄₀Mn₃₅Cr₂的相组成变化">        6.2.1 热处理合金Ti₁₉Hf₄V₄₀Mn₃₅Cr₂的相组成变化
19Hf₄V₄₀Mn₃₅Cr₂的显微组织">        6.2.2 热处理合金Ti₁₉Hf₄V₄₀Mn₃₅Cr₂的显微组织
19Hf₄V₄₀Mn₃₅Cr₂的吸氢行为">    6.3 热处理合金Ti₁₉Hf₄V₄₀Mn₃₅Cr₂的吸氢行为
19Hf₄V₄₀Mn₃₅Cr₂的活化">        6.3.1 热处理后合金Ti₁₉Hf₄V₄₀Mn₃₅Cr₂的活化
19Hf₄V₄₀Mn₃₅Cr₂的不同温度吸氢动力学">        6.3.2 合金Ti₁₉Hf₄V₄₀Mn₃₅Cr₂的不同温度吸氢动力学
19Hf₄V₄₀Mn₃₅Cr₂的放氢行为">    6.4 合金Ti₁₉Hf₄V₄₀Mn₃₅Cr₂的放氢行为
19Hf₄V₄₀Mn₃₅Cr₂的相组成和显微组织">        6.4.1 饱和吸氢后合金Ti₁₉Hf₄V₄₀Mn₃₅Cr₂的相组成和显微组织
19Hf₄V₄₀Mn₃₅Cr₂的放氢热力学">        6.4.2 合金Ti₁₉Hf₄V₄₀Mn₃₅Cr₂的放氢热力学
19Hf₄V₄₀Mn₃₅Cr₂的放氢相转变">        6.4.3 合金Ti₁₉Hf₄V₄₀Mn₃₅Cr₂的放氢相转变
19Hf₄V₄₀Mn₃₅Cr₂的放氢活化能">        6.4.4 合金Ti₁₉Hf₄V₄₀Mn₃₅Cr₂的放氢活化能
    6.5 小结
结论
参考文献
攻读博士学位期间发表的学术论文
致谢
个人简历



本文编号：3157879