球磨工艺和不同类型添加剂对La 5 Mg 95-x Ni x （x= 5、10、15）合金组织和储氢性能的影响
发布时间：2022-01-06 14:26
镁基合金由于原料丰富、成本低和储氢容量大等优点成为最有开发前景的储氢材料之一。但是,这类材料吸放氢动力学性能较差,大大影响了其储氢性能和应用。为探索改进镁基储氢材料性能的途径,本文选取La5Mg95-xNix（x=5、10、15）合金为研究对象,用真空感应熔炼法制备了该合金,对合金铸态组织和储氢性能进行详细研究,在此基础上研究球磨纳米化和不同类型添加剂对La5Mg85Ni10合金组织和储氢性能的影响规律,另外还从热力学和动力学方面对储氢性能的改善机理进行研究。主要结果如下:La5Mg95-xNix（x=5、10、15）铸态合金中 La2Mg17为主相,Mg2Ni、La2Ni3、Mg为第二相,=5合金中还有LaMg2相。随Ni含量增加和Mg含量降低,Mg2Ni含量增加。氢化后合金由MgH2、Mg2NiH4和稀土氢化物LaH3组成,脱氢后合金均由Mg2Ni、Mg和稀土氢化物LaH3组成。由此推断吸氢和脱氢过程发生的反应分别为Mg+H2（?）MgH2和Mg2Ni+H2（?）Mg2NiH4。Ni含量增加显著提高了合金储氢动力学性能,但降低了合金吸放氢速率。其中x= 15合金的放氢活化能值最低,...
【文章来源】：山东大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：90 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－１金属－氢相互作用简化模型??这些氢化物材料储氢性能优异，从重量／体积储氢密度、储氢能耗、安全性??
氢气会吸附在界面区域，界面上分子被分解成独立的氢原子，这些氢??原子能够吸收或溶解到金属相中。氢原子在金属相中随机溶解为ａ相。另外，氢??原子与金属原子排列成特定构型，形成金属氢化物Ｐ相（如图１－１所示）１６］。??麵?＆?咖??＾?ＭｙＣＷＯＯＥＮＧＡＳ?＾??ｔ＃?＾?基?ｍ??Ｈ２Ｇ３Ｓ?丨??＃網＃＜一國??Ｃｘ＾ＴＲｉａ?ＥＤ?ＭＰＡＬ?ＣＲＹＳＴＡＬ??％?＃?ｉ?歹??Ｃｊ?ｍｅａｔ?ｉｎ??图１－１金属－氢相互作用简化模型??这些氢化物材料储氢性能优异，从重量／体积储氢密度、储氢能耗、安全性??能、循环效应、可操作性及其运行成本等因素考虑，金属氢化物储氢是目前最好??的储氢方法【７］，具有满足氢储存规定目标的潜力。迄今为止，金属氢化物储氢材??料包含镁（例如ＭｇＨ２），过渡金属氢化物，以及含有锂、钠、钙、硼或铝的复??合金属氢化物，例如ＮａＡｌＨ４和ＬａＮｉ５Ｈ６。这些材料具有良好的体积能量密度，??但质量能量密度通常比碳氢化合物差。一些液态氢化物在室温和常压下易于燃??料，而固态氢化物可形成颗粒状形态，需要大约１２０?°Ｃ左右才能释放氢％。ＭｇＨ２??的储氢密度（ＭｇＨ２为６．５?Ｈ原子／ｃｍ３）高于压缩氢气（０．９９?Ｈ原子／ｃｍ３）或液氢（４．２?Ｈ??原子／Ｃｍ３ｆ］，因此ＭｇＨ２的储氢容量高达７．６０ｗｔ．％ｔＭ。在适当的压力和温度下，??氢可以很容易被金属吸收
?２．３．１吸放氢性能测试设备??北京有色金属研宄总院研制的半自动ＭＨ－ＰＣＴ测试仪，其管道连接图２－１??所示。所有阀门均为旋转式阀门，可精确控制氢气流大小。实验使用９９．９９９?％??高纯氩气。真空栗最大可将系统真空度降低至６４０＿２Ｐａ。低压表可测最大压力为??１．５?ＭＰａ，精度为０．０００１?ＭＰａ。高压表可测最大压力为１５?ＭＰａ，精度为０．００１?ＭＰａ。??压力低于丨．５?ＭＰａ时为保证结果准确性使用低压表进行测量；压力高于１．５?ＭＰａ??时为防止低压表传感器损坏使用高压表进行测量。样品温度由温控电炉调节，并??由热电偶将温度信息实时传入计算机系统，温度精度为±０．１?°Ｃ。??氢气阀??丁?低压表??ｒ—ｆ＾＇＾水冷循环??ｃ?ｖＪ?１?、、…“??１?一－Ｈ?ｍｍ?＼?试＾?共?４‘．，Ｄ一??Ｉ?Ｉ鼠气阀?总阀?１?｜?—Ｉ—ＩＩ样品至??——ｉｆ＿＿系统本积?、”、??至外牟ｈ?！?Ｌ＿ｔ???（人ｄ?（Ｖ」丨—ｎ??１?１＿＿！计算机数縣??／?高压表?］集及计算系统??真空泵?１?」??图２－１半自动ＭＨ－ＰＣＴ测试仪管道连接示意图??２．３．２吸放氢性能测试操作??称量０．５?ｇ合金粉末放入样品室中，确保无漏气时在常温下对样品室进行体??积标定。开启真空泵，打开真空阀、总阀、低压阀、试样阀，将系统压力降至ｌｘｌ（Ｔ４??ＭＰａ以下
【参考文献】：
期刊论文
[1]Structures and Electrochemical Performances of As-spun RE-Mg-Ni-Mn-based Alloys Applied to Ni-MH Battery[J]. 张羊换,SHANG Hongwei,LI Yaqin,YUAN Zeming,HU Feng,QI Yan,ZHAO Dongliang. Journal of Wuhan University of Technology（Materials Science）. 2018(04)
[2]热处理对A2B7型RE-Mg-Ni合金相结构及性能的影响[J]. 简良,蒋利军,苑慧萍,赵旭山,武媛方,涂有龙. 中国稀土学报. 2014(04)
[3]镁含量对稀土-镁-镍系A2B7型储氢合金电极自放电性能的影响[J]. 张书成,罗永春,曾书平,王可,康龙. 稀有金属. 2013(04)
[4]TiF3对氢化燃烧合成Mg95Ni5放氢性能的影响[J]. 蔡浩,顾昊,朱云峰,李李泉. 稀有金属材料与工程. 2010(01)
[5]稀土镁基贮氢电极合金的结构与电化学性能研究[J]. 刘永锋,潘洪革,高明霞,朱云峰,葛红卫,李寿权,雷永泉. 金属学报. 2003(06)
博士论文
[1]RE5Mg41（RE=Pr、Nd、Sm）基复合材料的制备、微观结构及贮氢性能研究[D]. 袁泽明.钢铁研究总院 2017
[2]非晶/纳米晶Mg-Y基贮氢材料的制备及吸放氢性能研究[D]. 杨泰.钢铁研究总院 2016
[3]La-Mg-Ni系AB2型贮氢合金的结构、贮氢性能及容量衰退机理研究[D]. 翟亭亭.东北大学 2015
硕士论文
[1]铸态及快淬态合金Mg25-xRExNi10（RE=Pr,Y;x=0,1,3,5,7）储氢性能研究[D]. 许胜.内蒙古科技大学 2015
[2]Mg23-xLaxNi10贮氢合金的微观结构及气态吸放氢性能的研究[D]. 刘生龙.内蒙古科技大学 2014
[3]铸态及快淬态(Mg24Ni10)1-xSmx（x=0-0.2）合金气态吸放氢动力学性能研究[D]. 郭利召.内蒙古科技大学 2012
[4]球磨合成La2Mg17-Ni-NbF5/ TiF3复合材料结构及贮氢性能研究[D]. 刘卓承.内蒙古科技大学 2011
[5]球磨MgxNi100-x（x=70、60、50）复合贮氢材料合金结构及贮氢性能研究[D]. 王智锋.内蒙古科技大学 2010
本文编号：3572622
【文章来源】：山东大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：90 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－１金属－氢相互作用简化模型??这些氢化物材料储氢性能优异，从重量／体积储氢密度、储氢能耗、安全性??
氢气会吸附在界面区域，界面上分子被分解成独立的氢原子，这些氢??原子能够吸收或溶解到金属相中。氢原子在金属相中随机溶解为ａ相。另外，氢??原子与金属原子排列成特定构型，形成金属氢化物Ｐ相（如图１－１所示）１６］。??麵?＆?咖??＾?ＭｙＣＷＯＯＥＮＧＡＳ?＾??ｔ＃?＾?基?ｍ??Ｈ２Ｇ３Ｓ?丨??＃網＃＜一國??Ｃｘ＾ＴＲｉａ?ＥＤ?ＭＰＡＬ?ＣＲＹＳＴＡＬ??％?＃?ｉ?歹??Ｃｊ?ｍｅａｔ?ｉｎ??图１－１金属－氢相互作用简化模型??这些氢化物材料储氢性能优异，从重量／体积储氢密度、储氢能耗、安全性??能、循环效应、可操作性及其运行成本等因素考虑，金属氢化物储氢是目前最好??的储氢方法【７］，具有满足氢储存规定目标的潜力。迄今为止，金属氢化物储氢材??料包含镁（例如ＭｇＨ２），过渡金属氢化物，以及含有锂、钠、钙、硼或铝的复??合金属氢化物，例如ＮａＡｌＨ４和ＬａＮｉ５Ｈ６。这些材料具有良好的体积能量密度，??但质量能量密度通常比碳氢化合物差。一些液态氢化物在室温和常压下易于燃??料，而固态氢化物可形成颗粒状形态，需要大约１２０?°Ｃ左右才能释放氢％。ＭｇＨ２??的储氢密度（ＭｇＨ２为６．５?Ｈ原子／ｃｍ３）高于压缩氢气（０．９９?Ｈ原子／ｃｍ３）或液氢（４．２?Ｈ??原子／Ｃｍ３ｆ］，因此ＭｇＨ２的储氢容量高达７．６０ｗｔ．％ｔＭ。在适当的压力和温度下，??氢可以很容易被金属吸收
?２．３．１吸放氢性能测试设备??北京有色金属研宄总院研制的半自动ＭＨ－ＰＣＴ测试仪，其管道连接图２－１??所示。所有阀门均为旋转式阀门，可精确控制氢气流大小。实验使用９９．９９９?％??高纯氩气。真空栗最大可将系统真空度降低至６４０＿２Ｐａ。低压表可测最大压力为??１．５?ＭＰａ，精度为０．０００１?ＭＰａ。高压表可测最大压力为１５?ＭＰａ，精度为０．００１?ＭＰａ。??压力低于丨．５?ＭＰａ时为保证结果准确性使用低压表进行测量；压力高于１．５?ＭＰａ??时为防止低压表传感器损坏使用高压表进行测量。样品温度由温控电炉调节，并??由热电偶将温度信息实时传入计算机系统，温度精度为±０．１?°Ｃ。??氢气阀??丁?低压表??ｒ—ｆ＾＇＾水冷循环??ｃ?ｖＪ?１?、、…“??１?一－Ｈ?ｍｍ?＼?试＾?共?４‘．，Ｄ一??Ｉ?Ｉ鼠气阀?总阀?１?｜?—Ｉ—ＩＩ样品至??——ｉｆ＿＿系统本积?、”、??至外牟ｈ?！?Ｌ＿ｔ???（人ｄ?（Ｖ」丨—ｎ??１?１＿＿！计算机数縣??／?高压表?］集及计算系统??真空泵?１?」??图２－１半自动ＭＨ－ＰＣＴ测试仪管道连接示意图??２．３．２吸放氢性能测试操作??称量０．５?ｇ合金粉末放入样品室中，确保无漏气时在常温下对样品室进行体??积标定。开启真空泵，打开真空阀、总阀、低压阀、试样阀，将系统压力降至ｌｘｌ（Ｔ４??ＭＰａ以下
【参考文献】：
期刊论文
[1]Structures and Electrochemical Performances of As-spun RE-Mg-Ni-Mn-based Alloys Applied to Ni-MH Battery[J]. 张羊换,SHANG Hongwei,LI Yaqin,YUAN Zeming,HU Feng,QI Yan,ZHAO Dongliang. Journal of Wuhan University of Technology（Materials Science）. 2018(04)
[2]热处理对A2B7型RE-Mg-Ni合金相结构及性能的影响[J]. 简良,蒋利军,苑慧萍,赵旭山,武媛方,涂有龙. 中国稀土学报. 2014(04)
[3]镁含量对稀土-镁-镍系A2B7型储氢合金电极自放电性能的影响[J]. 张书成,罗永春,曾书平,王可,康龙. 稀有金属. 2013(04)
[4]TiF3对氢化燃烧合成Mg95Ni5放氢性能的影响[J]. 蔡浩,顾昊,朱云峰,李李泉. 稀有金属材料与工程. 2010(01)
[5]稀土镁基贮氢电极合金的结构与电化学性能研究[J]. 刘永锋,潘洪革,高明霞,朱云峰,葛红卫,李寿权,雷永泉. 金属学报. 2003(06)
博士论文
[1]RE5Mg41（RE=Pr、Nd、Sm）基复合材料的制备、微观结构及贮氢性能研究[D]. 袁泽明.钢铁研究总院 2017
[2]非晶/纳米晶Mg-Y基贮氢材料的制备及吸放氢性能研究[D]. 杨泰.钢铁研究总院 2016
[3]La-Mg-Ni系AB2型贮氢合金的结构、贮氢性能及容量衰退机理研究[D]. 翟亭亭.东北大学 2015
硕士论文
[1]铸态及快淬态合金Mg25-xRExNi10（RE=Pr,Y;x=0,1,3,5,7）储氢性能研究[D]. 许胜.内蒙古科技大学 2015
[2]Mg23-xLaxNi10贮氢合金的微观结构及气态吸放氢性能的研究[D]. 刘生龙.内蒙古科技大学 2014
[3]铸态及快淬态(Mg24Ni10)1-xSmx（x=0-0.2）合金气态吸放氢动力学性能研究[D]. 郭利召.内蒙古科技大学 2012
[4]球磨合成La2Mg17-Ni-NbF5/ TiF3复合材料结构及贮氢性能研究[D]. 刘卓承.内蒙古科技大学 2011
[5]球磨MgxNi100-x（x=70、60、50）复合贮氢材料合金结构及贮氢性能研究[D]. 王智锋.内蒙古科技大学 2010
本文编号：3572622
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jiagonggongyi/3572622.html
