论文部分内容阅读
该文利用燃烧合成技术制备了Mg<,2>Ni,并着重研究了各种加热参数、混料方法、压坯制备方法、Ni粒子粒度对合成产物纯度的影响.同时研究了球磨转速、球料比、球磨时间对燃烧合成的贮氢合金Mg<,2>Ni粉末细化的影响,并测试了该粉末的充电/放电性能.研究表明,Mg-Ni体系以化学计量比的配方,能够在燃烧合成反应中制备出Mg<,2>Ni.加热速度、保温温度以及保温时间是合成高纯度Mg<,2>Ni的关键因素.加热速度应尽可能低一些(≤0.33Ks<-1>),过快的加热速度容易使产物中生成杂相MgNi<,2>;保温温度应低于1033K的温度下,否则,将不可避免的生成MgNi<,2>;Mg-Ni体系燃烧反应时存在明显的后烧,为保证反应的完全进行,必须予以足够的保温时间(≥1800s).同时,手工混料与机械球磨混料都能满足混料要求,而且对合成产物的纯度影响很小;而且Mg-Ni体系只有具有一定密实度的条件下才能发生燃烧合成反应.而且密实度高的试样的产物纯度较高.还发现试样尺寸的影响与密实度的影响相似,尺寸较大的试样有利于得到纯度较高的产物.另外,通过研究不同Ni粒子的配方的燃烧合成反应结果后发现,Ni粒度对合成产物纯度没有明显的影响.用扫描电镜及X射线衍射分析经过手工研磨及球磨后的粉末后燃烧合成的试样,发现球磨时间、球磨转速与球料比是影响晶粒细化的主要因素,大小球的不同配置也有重要影响.在一定的球磨转速(150rpm)与球料比(R=6.8)的条件下,随着时间从5h延长到20h,XRD峰宽化明显,晶粒逐渐细化;球磨转速较大(300rpm)、球料比(R=30)时,在比较短的5h,就能使XRD峰更加宽化,得到更细小的晶粒;相同球料比(R=30)的情况下,球磨时大小球配置不同,球磨效果也不相同,装球量多时有利于细化晶粒.测试以上手工研磨及球磨得到的粉末的充电/放电性能后发现,燃烧合成的贮氢合金Mg<,2>Ni常温常压下在碱溶液(6M KOH)中具有放电性能.未经球磨处理的贮氢合金Mg<,2>Ni的放电性能较差,在第一个循环中,其放电容量仅为15.28mAhg<-1>;而经过球磨处理使其晶粒细小时,其放电性能得到显著改善;第一次循环,最高放电量达到250.8mAhg<-1>.由于贮氢合金Mg<,2>Ni在碱溶液中很容易被腐蚀及被氧化,同时由于充电/放电过程中晶格膨胀收缩引起粉末粉化,故无论是经过球磨处理的还是未经球磨处理的,其放电容量都随充电/放电循环次数的增加而衰减.但球磨处理过的衰减速率较快,在六个充电/放电循环后,其放电容量从250.8mAhg<-1>衰减到38.23mAhg<-1>,其放电容量衰减率达84.7﹪;而未经球磨处理的放电容量衰减速率比较小,在六个充电/放电循环后,其放电容量从15.28mAhg<-1>衰减到10.38mAhg<-1>,其放电容量衰减率为32﹪.