亚洲免费av电影一区二区三区,日韩爱爱视频,51精品视频一区二区三区,91视频爱爱,日韩欧美在线播放视频,中文字幕少妇AV,亚洲电影中文字幕,久久久久亚洲av成人网址,久久综合视频网站,国产在线不卡免费播放

        ?

        鋁含量對(duì)Mg2-xAlxNi鎂基儲(chǔ)氫新能源汽車電池合金性能的影響

        2021-07-23 07:38:18謝金良
        輕合金加工技術(shù) 2021年1期
        關(guān)鍵詞:白亮儲(chǔ)氫堿液

        謝金良,張 湘

        (1.廊坊職業(yè)技術(shù)學(xué)院,河北 廊坊 065001;2.國(guó)防科技大學(xué) 智能科學(xué)學(xué)院,湖南 長(zhǎng)沙 410073)

        儲(chǔ)氫合金作為一種高效、環(huán)保、安全的儲(chǔ)氫方式,備受業(yè)界關(guān)注。鎂基儲(chǔ)氫合金因儲(chǔ)氫容量高、資源豐富、價(jià)格低廉,極具應(yīng)用前景和研究?jī)r(jià)值。苑慧萍和蔣利軍[1]探討和分析了不同堿溶液表面處理對(duì)稀土鎂鎳基儲(chǔ)氫合金的影響規(guī)律。鄭欣等[2]研究了鎂基新能源儲(chǔ)氫電池負(fù)極材料的鑄造工藝。周寧寧和楊連成[3]研究了多層鎂鎳合金/鎳鈦合金/純金屬鎂(Mg2Ni/NiTi/Mg)燒結(jié)載體對(duì)鎂基儲(chǔ)氫材料性能的影響研究。但是,鎂基儲(chǔ)氫合金由于電化學(xué)循環(huán)穩(wěn)定性和耐堿液腐蝕性差,嚴(yán)重阻礙了它的商業(yè)化應(yīng)用進(jìn)程。如何提高鎂基儲(chǔ)氫合金耐堿液腐蝕性,成為鎂基儲(chǔ)氫合金研究的關(guān)鍵技術(shù)課題。

        合金化是改善金屬材料性能的常用途徑。臘明等[4]研究了Sc對(duì)鎂基儲(chǔ)氫材料吸放氫動(dòng)力學(xué)影響。吳正乾和程艷[5]研究了添加了合金元素釩和鈷的新能源汽車電池用Mg1.8V0.2Ni0.95Co0.05新型鎂基儲(chǔ)氫合金組織與性能。劉丹丹等[6]分析了Sc和Y共摻入對(duì)鎂基儲(chǔ)氫材料性能的影響。劉志兵等[7]分析了金屬V對(duì)鎂基合金儲(chǔ)氫性能的影響。李秀清[8]研究了含鋁的鎂基儲(chǔ)氫合金的電化學(xué)穩(wěn)定性。張燕莉和張旭陽[9]采用機(jī)械球磨法添加Fe、Co及Al合金元素制備了鎂基儲(chǔ)氫材料。但是現(xiàn)有的合金化研究一方面通過添加稀有金屬導(dǎo)致材料成本上升,另一方面性能改善效果還難以滿足工業(yè)化應(yīng)用的需要。而金屬鋁是一種有效地提高耐蝕性合金化元素,有望成為改善鎂基儲(chǔ)氫合金耐蝕性和循環(huán)穩(wěn)定性的優(yōu)選合金元素之一。謝昭明[10]和陳玉安[11]等人研究了Al的添加對(duì)Mg2Ni儲(chǔ)氫合金結(jié)構(gòu)、氫擴(kuò)散能力、放電容量和循環(huán)穩(wěn)定性的影響。但是目前關(guān)于Al對(duì)鎂基儲(chǔ)氫合金耐堿液腐蝕性能影響,以及Mg2Ni儲(chǔ)氫合金中合金元素Al的優(yōu)選含量還鮮有報(bào)道,迫切需要進(jìn)一步的研究。為此,筆者嘗試在鎂基儲(chǔ)氫合金中添加不同含量的合金化元素Al,研究和分析了Al含量對(duì)Mg2-xAlxNi(x=0,0.1,0.2,0.3,0.4,0.5)鎂基儲(chǔ)氫新能源汽車電池合金顯微組織、電化學(xué)穩(wěn)定性和耐堿液腐蝕性的影響,以期為鎂基儲(chǔ)氫合金的進(jìn)一步改性研究提供技術(shù)支持和試驗(yàn)數(shù)據(jù)。

        1 試驗(yàn)材料和方法

        1.1 試驗(yàn)材料

        試驗(yàn)以Mg、Al和Ni純金屬粉末為原料,采用兩步法(機(jī)械球磨+固態(tài)燒結(jié))制備試驗(yàn)合金。首先按照表1試驗(yàn)合金配料表配料,將配好的原料在QM-1SP行星式球磨機(jī)中球磨6 h,球磨轉(zhuǎn)速400 r/min、球料比8∶1,球磨過程中充入氬氣以防止粉末氧化;接著在室溫條件下用WE-60型液壓萬能試驗(yàn)壓力機(jī)將球磨后的粉末壓成φ25 mm×10 mm圓柱形試塊,壓制時(shí)間30 s、壓力90 kN;然后置于燒結(jié)爐中,在氬氣保護(hù)氣氛下加熱到590 ℃保溫4 h,獲得Mg2-xAlx-Ni(x=0,0.1,0.2,0.3,0.4,0.5)6組試驗(yàn)合金試樣。試驗(yàn)合金成分配料如表1所示。

        表1 試驗(yàn)合金Mg2-xAlxNi配料表Table 1 Proportioning table of Mg2-xAlxNi alloy samples

        1.2 試驗(yàn)方法

        各試樣的電化學(xué)穩(wěn)定性在DP-CHI600E型電化學(xué)工作站進(jìn)行測(cè)試,電解液為6 mol/L KOH溶液,充放電循環(huán)10次。充放電制度:充電電流60 mA/g、充電時(shí)間10 h、充電后靜置0.5 h,放電電流60 mA/g、放電截止電位1 V,放電后靜置0.5 h。各試樣的耐堿液腐蝕性能測(cè)試在DP-CHI600E型電化學(xué)工作站上進(jìn)行,腐蝕液為6 mol/L KOH溶液、掃描速度0.001 V/s,為去除試樣表面氧化物,測(cè)試前先在-1.0 V恒電位下極化3 min,并用PG18型顯微鏡觀察試樣的表面腐蝕形貌。各試樣經(jīng)磨制、浸蝕(5%乙酸-去離子水溶液)后在JSM6510型掃描電子顯微鏡下觀察其顯微組織。

        2 試驗(yàn)結(jié)果及討論

        2.1 電化學(xué)循環(huán)穩(wěn)定性

        各合金試驗(yàn)試樣的電化學(xué)循環(huán)穩(wěn)定性測(cè)試結(jié)果如表2所示。所述放電容量衰減率的計(jì)算方法:(最大放電容量-充放電循環(huán)10次后的放電容量)÷最大放電容量×100%。放電容量衰減率越小,則合金的電化學(xué)循環(huán)穩(wěn)定性越好;反之,放電容量衰減率越大,則合金的電化學(xué)循環(huán)穩(wěn)定性越差。從表1可以看出,隨Al元素含量增加,試樣放電容量衰減率表現(xiàn)出先減小后增大的變化趨勢(shì);Mg2-xAlxNi(x=0.4)合金的放電容量衰減率最小,合金電化學(xué)循環(huán)穩(wěn)定性最佳;與未添加Al的相比,Mg2-xAlxNi(x=0.4)合金充放電循環(huán)10次后其放電容量衰減率從60%減小至36%,合金電化學(xué)循環(huán)穩(wěn)定性得到顯著提高。此外,從表1還可以看出,當(dāng)Al含量過小或過大時(shí),都不利于改善合金的初始放電容量和最大放電容量;Mg2-xAlxNi(x=0.3和0.4)合金的初始放電容量和最大放電容量均較Mg2Ni合金的得到了顯著提高,但是Mg2-xAlxNi(x=0.5)合金的初始放電容量與Mg2Ni合金的相當(dāng),但最大放電容量較Mg2Ni合金的有所下降。

        2.2 耐堿液腐蝕性能

        Mg2-xAlxNi(x=0,0.1,0.2,0.3,0.4,0.5)各試驗(yàn)合金試樣的耐堿液腐蝕性能測(cè)試結(jié)果如表3所示。

        表3 各試樣耐堿液腐蝕性能測(cè)試結(jié)果Table 3 Test results of alkali corrosion resistance of samples

        從表3可以看出,隨著Al含量增加,合金試樣的腐蝕電位先正移后負(fù)移,合金耐堿液腐蝕性能先提高后下降;Mg2-xAlxNi(x=0.4)合金的腐蝕電位最正,耐腐蝕性能最佳,其腐蝕電位較Mg2Ni合金的正移了0.038 711 V(從-0.946 523 V正移至-0.907 812 V);當(dāng)Al含量進(jìn)一步增加,Mg2-xAlxNi(x=0.5)合金的腐蝕電位不但沒有進(jìn)一步正移,反而出現(xiàn)了負(fù)移,合金耐堿液腐蝕性能不但沒有進(jìn)一步提高反而出現(xiàn)了下降。

        圖1是Mg2-xAlxNi(x=0,0.1,0.2,0.3,0.4,0.5)各合金試樣堿液腐蝕試驗(yàn)后的表面形貌。從圖1可以看出,不添加Al的Mg2Ni合金(圖1a)表面腐蝕最嚴(yán)重,試樣表面布滿較多體積較大的團(tuán)狀腐蝕坑,并夾雜著較多細(xì)小腐蝕坑;與之相比,合金元素Al添加后試樣表面腐蝕情況明顯減輕,隨Al含量增加,試樣表面腐蝕現(xiàn)象先減輕后加重;Mg2-xAlxNi(x=0.4)合金的表面腐蝕現(xiàn)象最輕微,試樣表面僅有少量細(xì)小腐蝕坑,試樣耐堿液腐蝕性能最佳;當(dāng)Al含量進(jìn)一步增加,Mg2-xAlxNi(x=0.5)合金的表面腐蝕坑有所增加,試樣的表面腐蝕現(xiàn)象有所加重,試樣耐堿液腐蝕性能有所下降。

        2.3 顯微組織

        Mg2-xAlxNi(x=0,0.1,0.2,0.3,0.4,0.5)各試驗(yàn)合金試樣的顯微組織SEM照片如圖2所示。從圖2可以看出,添加合金元素Al后,Mg2-xAlxNi合金內(nèi)部出現(xiàn)了不同形狀的白亮顆粒。已有研究表明,這些不同形狀的白亮顆粒為Al3Ni2、Mg3AlNi2相,這些新相形成的晶界以及缺陷為氫原子在晶粒內(nèi)擴(kuò)散提供了更好的通道,有利于避免氫原子穿過氫化物相的長(zhǎng)程擴(kuò)散[10-11]。從圖2還可以看出,Al含量不同,合金中白亮顆粒的尺寸有較為明顯的不同;當(dāng)Al含量較少時(shí)(圖2b~d),白亮顆粒大小不一、分布均勻性較差;當(dāng)Mg2-xAlxNi(x=0.4)時(shí),白亮顆粒尺寸較為均勻、分布均勻性較好;當(dāng)Al含量進(jìn)一步增大時(shí),白亮顆粒尺寸明顯增大、缺陷體積(圖中團(tuán)狀黑色區(qū)域)也明顯增大。由此可以看出,Al含量偏低時(shí)容易導(dǎo)致含鋁相難以在合金內(nèi)部均勻分布,隨Al含量增加,含鋁相尺寸和分布均勻性逐漸提高;但當(dāng)Al含量過高時(shí),含鋁相尺寸將急劇增大且合金內(nèi)部缺陷也明顯增大。

        圖1 Mg2-xAlxNi合金試樣表面腐蝕形貌Fig.1 Surface corrosion morphologies of Mg2-xAlxNi alloy samples

        Mg2Ni合金電化學(xué)循環(huán)穩(wěn)定性和耐堿液腐蝕性能差的原因是 Mg2Ni在堿液中極易生成Mg(OH)2,合金的耐堿液腐蝕性能差;生成的Mg(OH)2不僅降低了合金表面的電催化性能,而且嚴(yán)重阻礙了氫原子內(nèi)部的擴(kuò)散。隨充放電循環(huán)次數(shù)的增加,Mg(OH)2含量不斷增加,導(dǎo)致Mg2Ni合金的放電容量急劇減小,合金的電化學(xué)循環(huán)穩(wěn)定性差。在Mg2Ni中添加合金元素Al,即用金屬Al部分取代金屬M(fèi)g,在充放電循環(huán)和堿液腐蝕過程中,合金表面預(yù)先生成致密的Al2O3保護(hù)層,一方面有效阻止了電解液和腐蝕液向合金內(nèi)部擴(kuò)散,另一方面有效抑制了Mg(OH)2的生成,從而改善合金的電化學(xué)循環(huán)穩(wěn)定性和耐堿液腐蝕性能,這也是為什么添加合金元素Al后,Mg2Ni合金的電化學(xué)循環(huán)穩(wěn)定性和耐堿液腐蝕性能得到提高的原因。在Mg2Ni中添加合金元素Al,在合金內(nèi)部生成含Al新相“白亮顆?!?Al3Ni2、Mg3AlNi2相)[10-11],當(dāng)Al含量較低時(shí),“白亮顆?!背叽绮町愝^大且難以均勻分布,使其對(duì)Mg2Ni合金電化學(xué)循環(huán)穩(wěn)定性和耐堿液腐蝕性能的改善效果有限;當(dāng)Al含量適中時(shí),“白亮顆?!背叽巛^為均勻且均勻分布在合金內(nèi)部,從而顯著提高合金的電化學(xué)循環(huán)穩(wěn)定性和耐堿液腐蝕性能;但是當(dāng)Al含量過多時(shí),合金內(nèi)部“白亮顆?!背叽缑黠@增大,且缺陷體積明顯增大,導(dǎo)致合金的電化學(xué)循環(huán)穩(wěn)定性和耐堿液腐蝕性能不是進(jìn)一步提高反而有所下降。所以,Mg2Ni合金中元素Al的含量必須適當(dāng),不宜過低也不宜過高。根據(jù)充放電循環(huán)和堿液腐蝕試驗(yàn)結(jié)果,為提高M(jìn)g2Ni合金電化學(xué)循環(huán)穩(wěn)定性和耐堿液腐蝕性能,合金元素Al含量?jī)?yōu)選為Mg2-xAlxNi(x=0.4)。

        3 結(jié) 論

        以球磨后燒結(jié)制備的Mg2-xAlxNi(x=0,0.1,0.2,0.3,0.4,0.5)試驗(yàn)合金為對(duì)象,研究了Al含量對(duì)Mg2Ni合金電化學(xué)循環(huán)穩(wěn)定性、耐堿液腐蝕性能和顯微組織的影響,得到如下主要結(jié)論:

        1)隨Al含量增加,Mg2Ni合金放電容量衰減率先減小后增大、在6 mol/L KOH溶液中的腐蝕電位先正移后負(fù)移,Mg2-xAlxNi(x=0,0.1,0.2,0.3,0.4,0.5)合金的電化學(xué)循環(huán)穩(wěn)定性和耐堿液腐蝕性能先提高后下降。

        2)與不添加Al的Mg2Ni合金相比,Mg2-xAlxNi(x=0.4)合金充放電循環(huán)10次后的放電容量衰減率從60%減小至36%,腐蝕電位從-0.946 523 V正移至-0.907 812 V,合金具有最佳的電化學(xué)循環(huán)穩(wěn)定性和耐堿液腐蝕性能。Mg2Ni中合金元素Al含量?jī)?yōu)選為Mg2-xAlxNi(x=0.4)。

        3)Mg2-xAlxNi(x<0.3)合金內(nèi)部含Al新相“白亮顆粒”大小不一、分布均勻性較差;Mg2-xAlxNi(x=0.4)合金內(nèi)部“白亮顆?!贝笮≥^為一致呈均勻分布;Mg2-xAlxNi(x=0.5)合金內(nèi)部“白亮顆粒”尺寸和缺陷體積均明顯增大。

        猜你喜歡
        白亮儲(chǔ)氫堿液
        在線CI P清洗堿液精確配制方法研究
        Cr-Mn-Mo 低合金鋼中白亮帶對(duì)力學(xué)性能的影響
        鋼管(2023年4期)2023-10-16 12:11:58
        站用儲(chǔ)氫瓶式容器組缺陷及檢測(cè)方法
        我國(guó)固定式儲(chǔ)氫壓力容器發(fā)展現(xiàn)狀綜述
        液化氣深度脫硫系統(tǒng)對(duì)液化氣脫后硫含量的影響
        氯乙烯合成廢堿液的循環(huán)利用研究
        四川化工(2020年4期)2020-08-28 01:49:14
        三蛇鼎案
        人間精美
        液化氣脫硫醇裝置提高堿液利用率研究
        三蛇鼎案
        故事大王(2017年4期)2017-05-08 07:59:32
        国产av影片麻豆精品传媒 | 亚洲av免费不卡在线观看| 久久不见久久见免费影院国语| 无码人妻精品一区二区三18禁| 免费无遮挡毛片中文字幕 | 亚洲夫妻性生活免费视频| 成人网站免费看黄a站视频| 国产高清无码在线| 亚洲免费人成网站在线观看| 少妇下面好爽好紧好湿一区二区| 边喂奶边中出的人妻| 国产三级在线视频播放| 亚洲一区二区三区av色婷婷| 日本熟妇另类一区二区三区| 天堂资源中文最新版在线一区| 久久精品这里只有精品| 熟女人妻一区二区中文字幕| 无遮挡激情视频国产在线观看| 成人欧美一区二区三区的电影| 国产成+人+综合+亚洲专| 人妻熟女中文字幕av| 日韩欧美在线综合网另类| 波多野结衣中文字幕久久| 久久精品国产久精国产69| 亚洲熟妇av一区二区在线观看| 欧美真人性野外做爰| 午夜婷婷国产麻豆精品| 色视频日本一区二区三区| 欧美性猛交aaaa片黑人| 亚洲熟伦熟女新五十路熟妇| 久久久高清免费视频| 国语淫秽一区二区三区四区| 欧美日韩精品一区二区三区高清视频| 亚洲一级无码片一区二区三区| 国产在线播放免费人成视频播放| 色婷婷一区二区三区四区成人网| 久久精品中文字幕一区| 538在线视频| 精品少妇一区二区av免费观看| 免费a级毛片永久免费| 国产在线欧美日韩精品一区二区|