La-Mg-Ni合金初始相結(jié)構(gòu)對其儲氫性能的影響及機制分析.pdf

1、La-Mg-Ni基儲氫合金因其在較溫和條件下具有良好的可逆儲氫性能，成為最具發(fā)展?jié)摿Φ膬洳牧现?。然而，由于具有較高吸/放氫溫度和較差的吸/放動力學(xué)性能等缺點，限制了其實際應(yīng)用范圍。研究發(fā)現(xiàn)，La-Mg-Ni儲氫合金在首次吸氫時初始相會發(fā)生分解，分解后的各相對合金吸/放氫性能起著決定性作用。
　　本文根據(jù)La-Mg-Ni三元合金相圖，采用真空感應(yīng)熔煉技術(shù)、銅模鑄造技術(shù)（快冷）和超高壓處理技術(shù)制備了LaMg4Ni和高鎂La0.1M

2、g9.4Ni0.5合金。通過ICP、XRD、DSC、SEM-EDS以及吸/放氫性能測試等手段，對合金的相結(jié)構(gòu)和儲氫性能進行了系統(tǒng)地研究，深入探討了La-Mg-Ni基多相合金初始相組成、豐度和分布（各相的尺寸、均勻性等）對儲氫性能的影響。
　　對銅模鑄造LaMg4Ni合金的研究表明，常規(guī)鑄態(tài)LaMg4Ni合金的初始放氫溫度和峰值溫度均比銅模鑄造LaMg4Ni合金高。相比于鑄態(tài)合金，銅模鑄造合金顯示出更好的吸/放氫動力學(xué)性能；這兩種合

3、金的可逆儲氫容量和平臺壓是相近的，表明銅模鑄造幾乎沒有影響LaMg4Ni合金的熱力學(xué)性能；這兩種合金相似的熱力學(xué)性能應(yīng)該歸因于具有相同的儲氫相（Mg和Mg2Ni相）；相比于鑄態(tài)合金，銅模鑄造合金較好的吸/放氫動力學(xué)性能歸因于具有更均勻的相分布。
　　對超高壓LaMg4Ni合金的研究表明，常規(guī)鑄態(tài)LaMg4Ni合金由La2Mg17、LaMg2Ni和Mg2Ni相組成，超高壓LaMg4Ni合金包含LaMg3、LaMg2Ni和Mg2Ni相

4、。而且，超高壓合金具有比鑄態(tài)合金更為均勻的顯微組織。在973K時，超高壓合金比在823K時的顯微組織更加細(xì)小；超高壓LaMg4Ni合金和鑄態(tài)合金可逆儲氫容量和平臺壓是相近的，說明該超高壓處理幾乎不影響LaMg4Ni合金的熱力學(xué)性質(zhì)；超高壓處理的LaMg4Ni合金初始放氫溫度和放氫峰值溫度比鑄態(tài)合金低。此外，超高壓合金與鑄態(tài)合金相比具有更快的吸氫速率和放氫動力學(xué)。吸/放氫動力學(xué)性能的改善主要歸因于La氫化物、Mg2NiH4和Mg2Ni的催

5、化作用和La氫化物、Mg2NiH4和MgH2相均勻的相分布所產(chǎn)生的相界為氫的擴散提供了更多通道。這些性能的改善與超高壓處理后，合金中均勻的相分布和細(xì)小的顯微組織密切相關(guān)。
　　對超高壓La0.1Mg9.4Ni0.5合金的研究表明，常規(guī)鑄態(tài)La0.1Mg9.4Ni0.5合金的初始放氫溫度和放氫峰值溫度高于超高壓La0.1Mg9.4Ni0.5合金。此外，在加熱過程中，超高壓合金具有比鑄態(tài)合金更高的放氫速率；鑄態(tài)La0.1Mg9.4Ni