Mg-Ni-La塊體金屬玻璃體系的晶化和儲(chǔ)氫性能研究.pdf

1、Mg基非晶合金與一般Mg合金相比,一般有著較好的吸放氫動(dòng)力學(xué)性能和較低的放氫溫度,且有著Mg基合金儲(chǔ)氫容量大的特點(diǎn),是極有前途的新型儲(chǔ)氫合金。本文在詳細(xì)綜述了國內(nèi)外關(guān)于Mg-Ni-La系非晶儲(chǔ)氫合金研究成果的基礎(chǔ)上,以具有高非晶形成能力(GFA)的幾種Mg-Ni-La塊體金屬玻璃體系合金為研究對(duì)象,制備了Mg-Ni-La塊體金屬玻璃體系的非晶合金,用XRD和DSC等方法研究了金屬玻璃的結(jié)構(gòu)和熱力學(xué)性能,以及氫化效應(yīng)對(duì)Mg50Ni30La

2、20金屬玻璃的結(jié)構(gòu)和熱力學(xué)性能的影響；進(jìn)一步研究了金屬玻璃的氣態(tài)吸放氫性能和電化學(xué)性能。
　　 本文的研究發(fā)現(xiàn)：
　　 (1)成分分別為Mg50Ni30La20、Mg60Ni23.6La16.4和Mg71Ni18La11的合金具有較高的玻璃形成能力,通過單輥快淬法能獲得單一的非晶相合金。三種金屬玻璃在加熱晶化的過程時(shí)表現(xiàn)出很寬的過冷液相區(qū)和明顯的動(dòng)力學(xué)特性,第一級(jí)晶化激活能分別達(dá)221.73KJ/mol、231.79 K

3、J/mol和248.58KJ/mol。Mg50Ni30L20金屬玻璃氫化后仍保留著非晶態(tài)結(jié)構(gòu),但晶胞峰變的更寬,各熱力學(xué)參數(shù)都向高溫區(qū)大幅移動(dòng),吸氫后金屬玻璃的熱穩(wěn)定性有了很大提高。吸氫使Mg50Ni30La20金屬玻璃由2步晶化變成3步晶化,晶化過程更加復(fù)雜。金屬玻璃的晶化動(dòng)力學(xué)性能也發(fā)生了改變,第一級(jí)晶化激活能提高到725.56KJ/mol。
　　 (2) Mg50Ni30La20金屬玻璃有著較好的吸氫動(dòng)力學(xué)性能,在423K

4、和4.5MPa的氫壓下,吸氫4h的儲(chǔ)氫量約2.5wt.％。但是放氫動(dòng)力學(xué)性能較差,在523K和10-3MPa的氫壓下無法放氫,在583K時(shí)可以緩慢的放氫,4h放氫量為0.41%。Mg50Ni30La20金屬玻璃的P-C-T曲線顯示出在0.7MPa左右有較寬且很平坦的吸氫平臺(tái)壓。
　　 (3)三種金屬玻璃的塔菲爾曲線都顯示出在陽極氧化時(shí)有鈍化現(xiàn)象,鑄態(tài)合金則鈍化部分不明顯,同時(shí)金屬玻璃的腐蝕電位顯著高于鑄態(tài),表明在電解液中有著更高

5、的抗氧化腐蝕能力。根據(jù)Tafel曲線計(jì)算的Mg50Ni30La20金屬玻璃在自腐蝕電位附近發(fā)生的氧化和還原反應(yīng)的轉(zhuǎn)移電子數(shù)都為1。非晶薄帶的循環(huán)伏安法測試表明,電位提高到一定程度時(shí)非晶薄帶上的電極反應(yīng)速率受氫原子擴(kuò)散控制；電極合金內(nèi)的氫原子擴(kuò)散速率受合金內(nèi)氫原子濃度的影響顯著,荷電量為90%、70%、40%和10%時(shí)的氫原子擴(kuò)散速率分別為2.55×10-10、3.12×10-10、3.21×10-10和3.28×10-10 cm2/s,