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稀土元素对AB_n（n=3.3，3.5）型储氢合金相结构和电化学性能的影响研究

作　者: 贾秋荣
导　师: 罗永春
学　校: 兰州理工大学
专　业: 材料加工工程
关键词: La-Mg-Ni系储氢合金 元素替代 相结构 电化学性能
分类号: TG139.7
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 35次
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内容摘要


本文在对国内外La-Mg-Ni系储氢合金研究进展进行全面综述的基础上,确定以La-Mg-Ni系A287型储氢合金为研究对象,运用XRD、EPMA、Rietveld全谱拟合等材料研究方法和电化学测试方法对合金进行相结构与电化学性能的研究。重点考察了具有不同原子半径的稀土系元素替代对低Mg储氢合金的相组成和相结构以及电化学性能的影响规律。以La0.63R0.2Mg0.17Ni2.8Co0.2Al0.2Zn0.1(R= Ce、Pr、Nd、Gd、Y和Sc)合金为研究对象,本文系统考察了稀土元素R部分替代La对合金相结构和相组成及电化学性能的影响。结果表明,合金La0.83Mg0.17Ni2.8Co0.2Al0.2Zn0.1退火组织主要由Ce2Ni7型相(或Gd2Co7型)、PuNi3型相和CaCu5型相组成；Ce、Pr和Nd元素的替代对合金的相组成没有明显影响,而Gd元素替代使合金中CaCu5型相明显减少,Ce2Ni7型(或Gd2Co7型)相显著增加,其相丰度达到79.03%；Y和Sc元素替代时合金中Gd2Co7型相基本消失。电化学测试和分析表明,稀土元素R替代La后对合金电极活化性能影响不大,其中Nd、Gd、Y和Sc部分替代La在一定程度上提高合金的最大放电容量,而Gd元素替代时合金电极的放电容量最高达到343.1 mAh/g; Gd和Nd元素部分替代La使合金电极的循环稳定性得到明显提高,充放电循环100次后容量保持率(S1oo)分别达到95.3%和93.0%。此外,Sc元素部分替代La能改善合金电极的高倍率放电性能。在此基础上,以AB35型合金为研究对象。重点考察无Al合金La0.63Gd0.2M90.17Ni3.2Co0.3与加A1合金La0.63Gd0.2Mg0.17Ni3.1Co0.3Al0.1及低Mg含量合金La0.63Gd0.2Mg0.17Ni3.1Co0.3Al0.1与高Mg含量合金La0.5Gd0.2Mg0.3Ni3.1Co0.3Al0.1对AB35型合金相组成和相结构以及电化学性能的影响规律。结果表明La0.63Gd0.2Mg0.17Ni3.1Co0.3Al0.1合金基本为Ce2Ni7型纯相,相丰度达到93.99%,同时,合金电极表现出较好的电化学性能,最大放电容量达到396.2mAh/g, S100为95.8%。其它两种合金均由Ce2Ni7/Gd2Co7、Pr5Co19、PuNi3和CaCu5多相组成,其中CaCu5型相含量较低。与La0.63Gd0.2Mg0.17Ni3.2Co0.3合金相比La0.5Gd0.2Mg0.3Ni3.1Co0.3Al0.1合金中Pr5Co19和PuNi3型相明显增多。电化学测试表明,两种合金电极的放电容量及S100均有不同程度的降低。此外,La0.63Gd0.2Mg0.17Ni3.2Co0.3合金电极表现出较好的高倍率放电性能,HRD900达到88.6%。

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中图分类: > 工业技术 > 金属学与金属工艺 > 金属学与热处理 > 合金学与各种性质合金 > 其他特种性质合金 > 储氢合金
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