mg8ni和mg2.5ni合金的制備及電化學(xué)性能研究

1、學(xué)生類別：全日制學(xué)術(shù)型碩士研究生學(xué)生類別：全日制學(xué)術(shù)型碩士研究生學(xué)科名稱：學(xué)科名稱：材料加工工程材料加工工程論文題目：論文題目：Mg8Ni和Mg2.5Ni合金的合金的制備制備及電化學(xué)性能研究及電化學(xué)性能研究英文題目：英文題目：PreparationelectrochemicalacteristicsofMg8NiMg2.5Nialloys學(xué)生姓名：學(xué)生姓名：閆鵬宇閆鵬宇導(dǎo)師姓名：劉向東導(dǎo)師姓名：劉向東教授教授二○一六年六月二○一六年六月

2、碩士學(xué)位論文碩士學(xué)位論文分類號(hào)分類號(hào):學(xué)校代碼學(xué)校代碼::1012810128UDC:學(xué)號(hào):2013110016320131100163內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文I摘要Mg2Ni合金是一種可逆的儲(chǔ)氫材料，具有吸氫量高，密度小，儲(chǔ)量豐富，價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)，在鎳氫電池中獲得廣泛的應(yīng)用。但也存在如放氫溫度高，動(dòng)力學(xué)性能差，循環(huán)性能不穩(wěn)定等不足。儲(chǔ)氫合金的電化學(xué)性能依賴于合金的微觀組織和成分，Mg2Ni儲(chǔ)氫合金實(shí)際儲(chǔ)氫容量遠(yuǎn)低于理論容量與它的制備

3、工藝有關(guān)，合金兩組元熔點(diǎn)和密度差大，直接制備存在很大的難度。用MgNi中間合金分級(jí)熔煉可以得到均勻的Mg2Ni儲(chǔ)氫合金，MgNi中間合金制備工藝、微觀組織和電化學(xué)性能的研究對(duì)于最終制備Mg2Ni儲(chǔ)氫合金有重要意義。為了最終制備Mg2Ni儲(chǔ)氫合金，先采用真空感應(yīng)熔煉爐、懸浮熔煉爐、非自耗電弧熔煉爐激冷銅模真空吸鑄制備Mg8Ni和Mg2.5Ni中間合金。通過X射線衍射(XRD)和能量色散譜(EDS)研究相組成，光學(xué)顯微鏡(OM)和掃描電子顯

4、微鏡(SEM)研究微觀組織，測(cè)試合金在298K323K333K和343K下的最大放電容量，10次充放電循環(huán)后的容量保持率，計(jì)算得到放氫PCT曲線和放氫分解焓，研究不同制備方法對(duì)合金組織形貌和電化學(xué)性能的影響規(guī)律。相結(jié)構(gòu)和微觀形貌的研究結(jié)果表明，所有合金均由Mg和Mg2Ni相組成，Mg2Ni的晶格常數(shù)大于理論值，可能形成Ni在Mg2Ni中的過飽和固溶體。感應(yīng)熔煉制得的Mg8Ni中，Mg2Ni枝晶寬約20~80μm，共晶層片厚0.55~0.

5、80μm，Mg2.5Ni合金中的Mg2Ni枝晶寬約70μm，最后凝固得到不規(guī)則的MgMg2Ni混合物。懸浮熔煉制得的Mg8Ni合金中，顆粒狀Mg2Ni相直徑約為30~45μm，共晶層片厚約0.25μm，Mg2.5Ni合金中的Mg2Ni枝晶寬約55~70μm，共晶層片厚約0.38μm。非自耗電弧熔煉激冷銅模真空吸鑄得到的Mg8Ni合金中存在未熔化的Mg2Ni顆粒和等軸樹枝狀Mg相，合金組織形貌和微區(qū)成分不均勻，Mg2.5Ni合金中表層晶粒

6、尺寸3μm，心部晶粒尺寸約為15μm，越靠近心部，共晶組織含量越高。冷坩堝懸浮熔煉法有效提高合金電化學(xué)性能。所有試樣298K下最大放電容量均不超過32mAhg。懸浮熔煉制備的Mg8Ni和Mg2.5Ni合金343K下最大放電容量分別為616mAhg和696mAhg，且出現(xiàn)兩個(gè)放氫平臺(tái)，MgH2分解產(chǎn)生的低平臺(tái)壓約為107~106MPa，均勻的成分和細(xì)小的MgMg2Ni共晶組織提高M(jìn)g2Ni對(duì)MgH2的催化效果。LTMg2NiH4分解產(chǎn)生的