不同凝固条件下稀土镁基AB2型贮氢合金多相复合效应研究

RE-Mg基AB2型LaMgNi4贮氢合金的理论容量为470mAh/g，但实际放电容量只有约300mAh/g，如何进一步提高RE-Mg基AB2型贮氢合金的实际放电容量是重要的科学问题。本项目组采用速凝技术制备出了以柱状晶为主的RE-Mg基LaMgNi4贮氢合金，最大放电容量达到380mAh/g，速凝合金经适当热处理后，最大放电容量提高到435mAh/g，放电容量取得突破性的进展，但合金的贮氢机理尚不清楚。项目拟通过研究凝固条件、热处理和元素替代对LaMgNi4系贮氢合金微观组织结构、贮氢和电化学的影响，以及贮氢合金中AB2型、AB3型和A2B7型等多相协同效应，阐明LaMgNi4系合金不同晶粒形态、晶粒尺寸及多相协同效应对气态贮氢性能和电化学性能的作用机理，获得具有高放电容量、长寿命的新型RE-Mg基AB2型贮氢合金，为新型高性能贮氢合金的开发与应用提供可靠的理论依据。

La–Mg–Ni系贮氢合金具有理论容量高、活化性能好等一系列优点成为近期贮氢材料研究热点之一。在本项目中，应用真空感应熔炼及真空快淬工艺制备了一系列La–Mg–Ni系AB2型贮氢合金，测试了合金的相组成、微观结构以及吸放氢性能，研究了元素替换、退火处理以及快淬工艺对合金微观结构及吸放氢性能的影响。结果表明合金均具有良好的活化性能，不同的元素替换对合金的相结构及吸放氢性能有不同程度的影响。详细研究了合金容量的衰减机理，发现合金中的LaMgNi4相在吸放氢过程中发生氢致非晶化现象，从而使得合金的气态及电化学贮氢量逐渐下降。退火及快淬工艺对该系列合金的微观结构及吸放氢性能具有显著影响。快淬处理以及Ce替换La细化了合金的微观组织，从而提升了合金的电化学循环稳定性。本项目研究结果为该类合金的应用和发展提供了理论基础和技术指导。