快淬Mg2Ni型合金的结构及贮氢动力学
2012-11-29张羊换张国芳李霞侯忠辉任慧平赵栋梁
张羊换,张国芳,李霞,侯忠辉,任慧平,赵栋梁
(1.钢铁研究总院功能材料研究所,北京,100081;2.内蒙古科技大学 省部共建国家重点实验室培育基地,内蒙古 包头,014010)
Mg及 Mg基合金由于具有高的贮氢能力和低的制备成本而被认为是最具应用前景的贮氢材料[1]。然而,由于这些材料的氢化物具有很高的热稳定性,导致其吸放氢动力学性能极差,从而极大地限制了这些材料的实际应用。因此,寻求改善Mg基贮氢材料吸放氢动力学的方法成为本领域研究者面临的主要挑战。各种方法,特别是机械合金化(MA)[2],熔体快淬[3]以及多元合金化[4]已经被用来改善合金的吸放氢性能。Yu等[5]用机械合金化制备Mg基合金,发现在压力为2 MPa、温度为200 ℃,合金在60 s内的最大吸氢量可达5.5% H。 Janot等[6]用机械球磨法对Mg2Ni进行表面改性,证明可以显著改善其放氢动力学。Kohno等[7]在Mg2Ni合金中加入Ni粉,通过机械球磨法进行表面改性,获得最大放电容量为750 mA·h/g。高能球磨是一种制备纳米晶/非晶Mg及Mg基合金非常有效的方法。然而,球磨Mg及Mg基合金的吸放氢循环稳定性很差,主要是由于球磨形成的亚稳态结构在多次吸放氢循环的过程中逐渐消失[8]。与球磨相比,熔体快淬是获得纳米晶/非晶结构的有效方法,并非常适合于批量化制备纳米晶/非晶Mg基合金。已经证实,快淬纳米晶/非晶Mg基合金在室温下具有优良的吸放氢性能,可与球磨制备的非晶合金的性能匹敌。Huang等[9]用快淬技术制备了非晶(Mg60Ni25)90Nd10合金,其最大吸氢量为 4.2%。Tanaka等[10]用快淬技术制备了纳米晶和非晶 Mg–Ni–RE (RE=La,Nd)合金,发现合金具有优良的吸氢动力学性能。……