罗群
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周国治
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陈双林
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李谦
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张捷宇
中国材料进展
doi:10.7502/j.issn.1674-3962.2016.01.07
稀土因性质活泼被以单质或者中间合金的方式添加到镁基储氢合金中形成稀土-镁基体系储氢合金,该合金由于具有优良的储氢性能而备受关注.但是目前缺少多元系稀土-镁基合金相图的指导,难免在设计材料配方时出现盲区,继而陷入"炒菜"式的摸索之中,缺乏针对性.储氢材料的吸放氢反应动力学研究,目前绝大多数的实验反复测定恒温条件下的反应分数与时间的关系上,很少研究各种因数,诸如温度、气相分压、颗粒大小等对反应速率的影响,更谈不上颗粒分布、变温变速等对反应速率的影响.基于热力学和动力学计算,研究了Mg-Ni-RE(La,Nd,Ce,Y)-H多元系,通过引入氢组元对比说明清楚相关储氢合金与金属氢化物的热力学稳定性的差别,利用CALPHAD技术预报多元系的压力-组成-温度(PCT)曲线,结合原位高温XRD和高分辨透射电镜(HR-TEM)结果,阐释了储氢合金吸放氢的热力学机制.同时,通过研究恒温和变温条件下氢化还原反应动力学模型,将吸放氢反应分数表达为温度、压力、颗粒大小、颗粒形貌等因素的函数,不但简化了计算,而且还便于从理论上对各种物理量进行讨论.引进了一个"特征时间"的新概念,它将在储氢材料的研究中发挥重要的作用.
关键词:
稀土-镁基合金
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Mg-Ni-RE(La,Nd,Ce,Y)-H
,
热力学
,
动力学
,
材料设计
