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La-Mg-Ni系AB_（3.5）型和AB_3型贮氢合金贮氢性能和动力学的研究

作　者: 魏伟
导　师: 康龙
学　校: 兰州理工大学
专　业: 材料加工工程
关键词: 贮氢合金 PCT曲线 滞后性 动力学
分类号: TG139.7
类　型: 硕士论文
年　份: 2005年
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内容摘要


本文以La-Mg-Ni系AB3.5型La0.75Mg0.25Ni3.0M0.5和AB3型La0.67Mg0.33Ni3-xCox贮氢合金作为研究对象,采用XRD和P—C—T测试手段,比较系统地研究了元素替代对热力学性能的影响以及La0.75Mg0.25Ni3.5合金吸放氢的滞后性和吸氢动力学。 对La0.75Mg0.25Ni3.0M0.5（M=Ni、Fe、Cr、Cu、Co、Mn）贮氢合金采用感应熔炼制备,高温退火（900℃×12h）。XRD衍射表明:合金主相为（LaMg）2（NiM）7,由于退火时间短,除了其中的低温Ce2Ni7型结构相外,还有一部分高温Gd2Co7型结构相。通过元素替代发现,不论是Ce2Ni7型结构相还是Gd2Co7型结构相,合金的晶胞体积都大于La(0.75Mg0.25Ni3.5合金。P—C—T测试表明:不同替代元素所组成合金（2.5Mpa）最大吸氢量H/M=1.050,最小吸氢量H/M=0.906,吸氢量H/M依次减小的顺序为:Ni0.5>Cr0.5>Co0.5>Fe0.5>Cu0.5>Mn0.5。合金的放氢（25℃）平台压依Ni0.5>Cu0.5>Co0.5>Cr0.5>Fe0.5>Mn0.5的次序依次由0.023MPa(Ni0.5)下降到0.0088(Mn0.5),其中以Fe和Mn元素的加入对平台压影响尤为突出。另外,元素替代后对吸放氢的滞后性和平台的倾斜度都有改善。 对La0.67Mg0.33Ni3-xCox合金采用感应熔炼制备,高温退火（850℃×24h）。合金由（La,Mg）Ni3相和（La,Mg）2Ni7相组成。随着Co含量的增加,吸氢量增加,当X=0.5时,吸氢量达到最大值H/M=1.02:当x=0.75时,吸氢量减小到H/M=0.82。合金40℃的放氢平台压随着Co含量的增加而逐渐降低,从0.0306Mpa（x=0.0）降低到0.0245Mpa（x=0.75）。 La0.75Mg0.25Ni3.5合金的滞后性不仅与组成有关,还与合金的状态有关。通过不同的解析温度使合金La0.75Mg0.25Ni3.5放氢后具有不同晶格常数,分析合金的晶胞体积对滞后性的影响。P—C—T测试表明:温度小于等于200℃时,平台压在H/M=0.5的位置没有变化,但曲线的倾斜度减小,并且加热时间越长,倾斜度越小,与放氢曲线相比,在左侧部分滞后性较大;与200℃的曲线相比,250℃的曲线的平台压开始升高;温度大于300度时,平台压有一个跳跃,并且300度与400度的平台压基本重合,这说明400度的平台压是最高压力0.08Mpa,与放氢曲线相比,最大滞后压力差为0.0551Mpa,最小为0.0181Mpa。 本文对La0.75Mg0.25Ni3.5合金动力学的测定采用了NPDM方法。在NPDM方法中引用了压力函数F（P）=（P-Pe）/Pe,F（P）的变化范围为0<F（P）≤1,动力学方程为R（α）=kt F（P）。通过直线拟合R（α）/F（P）随时间t的变化关系图,得到了只随温度变化的动力学常数k。动力学测定是在定容设备上进行,试验温度范围30～60℃。动力学测定结果表明:合金的吸氢速度为一级反应控制,指前因子k0=1.1×107S-1,表观活化能Ea=56.7 KJ/mol H2。最后对La0.75Mg0.25Ni3.5,LaNi5,Ti0.95Zr0.05Mn1.48V0.43Fe0.08Al0.01合金的吸氢速度进行了比较。

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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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