论文摘要
Mg基非晶合金与一般Mg合金相比,一般有着较好的吸放氢动力学性能和较低的放氢温度,且有着Mg基合金储氢容量大的特点,是极有前途的新型储氢合金。本文在详细综述了国内外关于Mg-Ni-La系非晶储氢合金研究成果的基础上,以具有高非晶形成能力（GFA）的几种Mg-Ni-La块体金属玻璃体系合金为研究对象,制备了Mg-Ni-La块体金属玻璃体系的非晶合金,用XRD和DSC等方法研究了金属玻璃的结构和热力学性能,以及氢化效应对Mg50Ni30La20金属玻璃的结构和热力学性能的影响；进一步研究了金属玻璃的气态吸放氢性能和电化学性能。本文的研究发现：（1）成分分别为Mg50Ni30La20、Mg60Ni23.6La16.4和Mg71Ni18La11的合金具有较高的玻璃形成能力,通过单辊快淬法能获得单一的非晶相合金。三种金属玻璃在加热晶化的过程时表现出很宽的过冷液相区和明显的动力学特性,第一级晶化激活能分别达221.73KJ/mol、231.79 KJ/mol和248.58KJ/mol。Mg50Ni30L20金属玻璃氢化后仍保留着非晶态结构,但晶胞峰变的更宽,各热力学参数都向高温区大幅移动,吸氢后金属玻璃的热稳定性有了很大提高。吸氢使Mg50Ni30La20金属玻璃由2步晶化变成3步晶化,晶化过程更加复杂。金属玻璃的晶化动力学性能也发生了改变,第一级晶化激活能提高到725.56KJ/mol。（2） Mg50Ni30La20金属玻璃有着较好的吸氢动力学性能,在423K和4.5MPa的氢压下,吸氢4h的储氢量约2.5wt.%。但是放氢动力学性能较差,在523K和10-3MPa的氢压下无法放氢,在583K时可以缓慢的放氢,4h放氢量为0.41%。Mg50Ni30La20金属玻璃的P-C-T曲线显示出在0.7MPa左右有较宽且很平坦的吸氢平台压。（3）三种金属玻璃的塔菲尔曲线都显示出在阳极氧化时有钝化现象,铸态合金则钝化部分不明显,同时金属玻璃的腐蚀电位显著高于铸态,表明在电解液中有着更高的抗氧化腐蚀能力。根据Tafel曲线计算的Mg50Ni30La20金属玻璃在自腐蚀电位附近发生的氧化和还原反应的转移电子数都为1。非晶薄带的循环伏安法测试表明,电位提高到一定程度时非晶薄带上的电极反应速率受氢原子扩散控制；电极合金内的氢原子扩散速率受合金内氢原子浓度的影响显著,荷电量为90%、70%、40%和10%时的氢原子扩散速率分别为2.55×10-10、3.12×10-10、3.21×10-10和3.28×10-10 cm2/s,低荷电量下的氢原子扩散更快。几种金属玻璃有着较好的活化性能,放电容量较高但低于铸态,Mg50Ni30La20金属玻璃有很好的循环稳定性,298K下55个循环的容量保持率为76.2%。
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相关论文文献
- [1].非晶态Mg-Ni-La贮氢合金电化学吸释氢过程中的贮氢机制[J]. 中国有色金属学报 2014(12)
- [2].Mg-Ni-La非晶合金的玻璃转变动力学研究[J]. 中南大学学报(自然科学版) 2011(12)
- [3].石墨烯/银纳米复合膜对非晶态Mg-Ni-La贮氢合金的表面改性及机理[J]. 中国有色金属学报 2018(03)