钛基储氢合金的制备及电化学性能研究

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1、硕士学位论文学校代码!Q53三密级公珏钛基储氢合金的制备及电化学性能研究FabricationandelectrochemicalpropertiesofTi-·basedhydrogenstoragealloys-一作者姓名：学科专业：研究方向：学院(系、所)：指导教师：论文答辩日期牛森材料工程储氢材料粉末冶金研究院刘咏教授2013—．04—．27答辩委员会主席奎笪信教授中南大学2013年4月原创性声明本人声明，所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了论文中特别加以标注和致谢的地方外，论文

2、中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得中南大学或其他单位的学位或证书而使用过的材料。与我共同工作的同志对本研究所作的贡献均己在论文中作了明确的说明。作者签名：毖日期：竺堕年三月丛日学位论文版权使用授权书本人了解中南大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留学位论文并根据国家或湖南省有关部门规定送交学位论文，允许学位论文被查阅和借阅；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以采用复印、缩印或其它手段保存学位论文。同时授权中国科学技术信息研究所将本学位论文收录到《中国学位论文全文数据库》，并通过网络向社会公众

3、提供信息服务。作者签名：互筮导师签＼娅／／口苴日．冽；／＼硅月堡日钛基储氢合金的制备及电化学性能研究摘要：钛基储氢合金抗腐蚀能力强并且抗粉化性能好，被称为有潜力的储氢合金之一。研究表明，非平衡态的Ti基储氢合金具有很高的理论电化学放电容量。然而，在很多报道中，Ti基非平衡态储氢合金的电化学性能比如实际放电容量、循环寿命、电荷保持率等并非最佳。因此，作为电极材料，目前对于Ti基非平衡态储氢合金的研究着重于解决实际放电容量过低及循环稳定性较差等缺陷。本文对两种Ti基储氢合金进行了对比研究，采用铜模冷却吸铸法制备出了Ti50Ni15CU

4、E5SnsZr5非晶合金，采用单辊旋淬法直接制备出了Ti45Zr3sNil7准晶合金，通过XRD，SEM，TEM及蓝电电池测试等手段对这两种合金进行了物相显微组织分析和电化学性能分析。在此基础上，采用添加B类元素Cu和热处理对Ti45Zr38Nil7准晶合金进行了改性研究，以期获得较好的电化学性能。所得结论如下：TiaoNilsCu25SnsZr5合金相组成是以非晶相为主，存在部分晶化相，晶化相主要是Ti2Ni相。TisoNil5CUE5SnsZr5合金电极在第五次充放电循环达到最大放电容量24．5mAh／g，放电平台较短，循环稳

5、定性较好。Ti45Zr38Nil7准晶合金的合金点阵类型为面心准点阵F型，原子堆积类型是Samson-Pauling．Bergmann菱形三十面体。Ti45Zr3sNil7准晶合金电极在第33次充放电循环达到最大放电容量28．8mAh／g。随着Cu含量的增加，Ti45Zr38Nil7+xwt．％Cu(x=0，3，5，7)呈现出从准晶相(X=O，3)向纳米准晶相和非晶相(x=5，7)转变，并且当x=7时，出现了无法与氢原子结合的非晶相和中程有序区域。随着Cu含量的增加，最大放电容量呈下降趋势，最大放电容量为28．8mAh／g(X=O

6、)，逐渐降到22．05mAh／g(x=5)。Ti45Zr38Nil7准晶合金在经过500℃真空热处理1h后部分转变为C14Laves相和Oc．Ti(Zr)相，在600℃和700。C真空热处理1h后完全转变为C14Laves相和仪．Ti(Zr)相。双相组织合金的电化学性能(最大放电容量、循环保持率和放电平台)明显优于Ti4sZr38Nil7准晶相。Ti45Zr38Nil7合金电极的最大放电容量从28．8mAh／g(未热处理的)增加到60．9mAh／g(热处理600℃)。这与相的转变，使合金中的晶粒数目增多，晶界增多，增加了H的扩散通

7、道有关。图38幅，表14个，参考文献84篇。关键字：Ti基储氢合金；非晶；准晶；单辊旋淬法；热处理；电化学性能分类号：TGl46IIIFabricationandelectrochemicalpropertiesofTi-based⋯--··一一·●一nonequilibriumstatehydrogenstoragealloysAbstract：Titanium-basedhydrogenstoragealloyshavegoodcorrosionresistanceandanti—chalkingperformanceSOth

8、attheyarechosenasoneofpotentialhydrogenstoragealloys．Itiswellknownthattitanium-basednonequilibriumstatehydrogenstoragealloys