《磁場凝固處理對貯氫合金微結構和電化學性能的影響》是依託中南大學，由唐有根擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：磁場凝固處理對貯氫合金微結構和電化學性能的影響
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：唐有根
- 依託單位：中南大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
外加磁場可以使材料的固態相變過程發生變化從而影響材料的微觀組織結構和電化學特性。本項目主要研究稀土貯氫合金和鎂基貯氫合金熔體冷卻凝固過程中外加磁場對合金凝固行為影響的作用機制，考察貯氫合金熔體在冷卻凝固過程中微觀組織結構、形貌、表觀狀態以及成分的均勻性等與磁場強度和方向的關係；探索磁場中稀土貯氫合金凝固組織演化和晶體生長規律；研究外加磁場下凝固對貯氫合金巨觀偏析和晶粒細化的影響規律和作用機制，探討磁場凝固處理對貯氫合金吸放氫特性和電化學性能的影響效應；研究磁場凝固處理抑制貯氫合金巨觀偏析、晶界偏析和晶格缺陷，促進晶內合金成分均勻化及晶界偏聚元素合金化，細化晶粒，實現貯氫合金組織結構和性能的調控，提高貯氫合金的綜合性能；研究磁場作用下貯氫合金製備的新理論、新方法及相關技術。
結題摘要
本項目研究了稀土貯氫合金和鎂基貯氫合金熔體冷卻凝固過程中外加磁場對合金凝固行為影響的作用機制。通過X射線衍射（XRD），掃描電子顯微鏡（SEM）及X射線能量散射譜（EDS）等技術，考察了貯氫合金熔體在冷卻凝固過程中微觀組織結構、形貌、晶粒大小及成分的均勻性等與磁場強度和方向的關係；並利用電化學分析手段，驗證了磁場作用下凝固處理對貯氫合金電化學性能的改善；提出了磁場作用下熔體快淬處理這樣一種提高AB5型及Mg2Ni型貯氫合金綜合性能的新方法及新技術。 對低鈷型MlNi4.1Co0.25Mn0.4Al0.25以及低溫型MlNi3.4Co0.75Mn0.4Al0.25B0.2稀土貯氫合金進行磁場作用下凝固處理，結果表明：磁場凝固處理沒有改變合金的CaCu5型晶體結構，但晶胞體積增大；磁場處理使合金初始放電容量、活化性能、放電平台電位都有所提高，循環壽命得到改善。對低溫型MlNi3.4Co0.75Mn0.4Al0.25B0.2合金的研究表明：合金均具有CaCu5型六方結構的同時出現了少量CeCo4B第二相，且隨磁場強度增大合金第二相含量增加。但是磁場處理使合金電化學容量有所下降。 結合磁場作用與快淬處理，對MmNi3.6Co0.7Mn0.4Al0.3高鈷型貯氫合金和MlNi3.6Co0.35Mn0.5Al0.3Cu0.25低鈷型貯氫合金進行了改性研究，發現磁場作用下快淬處理使得晶粒細化，並容易形成具有方向性的柱狀晶結構，晶胞參數有所增大，但是都不影響CaCu5型晶體結構。電化學測試顯示快淬使得合金合金循環性能變好，但是容量降低，而施加磁場之後可以消除這種負面影響。 對於Mg2Ni貯氫合金的磁場快淬處理也得到類似的結構，除此之外，磁場的施加使得合金的成分更加均勻，消除了非貯氫雜相。方向性的柱狀晶結構使得合金的電化學反應活性能大大提高，並且在鹼液中更耐腐蝕。在Mg2Ni中摻雜一定的Mn之後可以提高合金的非晶形成能力，並且由於生成新相Mg3MnNi2使得合金吸放氫性能得到改善。磁場快淬處理之後，由於磁場對不同金屬原子洛倫磁力大小不同，運動軌跡也不一致，可以抑制其結晶，使得合金晶粒顯著的細化。並且Mg3MnNi2相的分布也更均勻。因而使得電化學性能也得到明顯改善。這為製備非晶材料提供了一種潛在的新方法。
