發(fā)布時間：2024-10-03 06:14

　　稀土-過渡金屬合金,如AB₅、AB₃、AB₂,可以在常溫常壓的條件下儲存氫氣,是一種較為理想的儲氫材料。一般而言,隨B組元的減少,其儲氫量增加。AB₂型Y基儲氫合金普遍具有C14型MgZn₂六方結(jié)構(gòu)或C15型MgCu₂正方結(jié)構(gòu)。在一定條件下,氫原子能夠進入其四面體間隙中形成間隙氫化物,理論儲氫容量達到1.8～2.4 wt.%的水平,具有較好的發(fā)展和應用前景。然而,該類合金在與氫氣的反應過程中,會出現(xiàn)嚴重的晶格畸變、以及極其容易發(fā)生氫致非晶和歧化分解等現(xiàn)象,導致合金晶體結(jié)構(gòu)發(fā)生變化,或者生成穩(wěn)定的Y氫化物,使得合金的循環(huán)性能極差,無法滿足儲氫材料使用的性能要求。本論文在前人的研究工作基礎上,致力于設計新型YFe₂基稀土合金體系,并通過非化學計量比、合金化以及改變形貌組織等方法實現(xiàn)其高容量可逆吸放氫,探索有潛力的稀土儲氫合金新體系。本研究首先在YFe₂合金的基礎上,采用Al元素對Fe進行部分替代,制備了YFe_...

【文章頁數(shù)】：163 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 前言
    1.2 儲氫合金的分類、氫在合金中的位置和性能評價
        1.2.1 儲氫合金的分類
        1.2.2 氫在合金中的位置
        1.2.3 儲氫合金性能評價
            1.2.3.1 熱力學性能
            1.2.3.2 動力學性能
            1.2.3.3 其它性能
    1.3 稀土儲氫合金的研究進展
        1.3.1 常見稀土合金的儲氫性能
        1.3.2 提高稀土合金儲氫性能的方法
            1.3.2.1 改進制備工藝
            1.3.2.2 元素替代
            1.3.2.3 非化學計量
            1.3.2.4 表面處理
    1.4 論文研究意義、依據(jù)和內(nèi)容
        1.4.1 研究意義和依據(jù)
        1.4.2 研究內(nèi)容
第二章 實驗方法
    2.1 合金制備
    2.2 合金微觀結(jié)構(gòu)表征
        2.2.1 X射線衍射分析
        2.2.2 掃描電子顯微鏡分析
        2.2.3 透射電子顯微鏡分析
        2.2.4 中子衍射分析
    2.3 合金儲氫性能測定
        2.3.1 恒溫吸放氫動力學和吸放氫PCI性能測試
        2.3.2 熱力學性能測試
    2.4 合金及其氫化物的建模與計算
第三章 Al對 YFe_2 合金結(jié)構(gòu)和儲氫性能的影響
    3.1 引言
    3.2 Y-Fe-Al合金的微觀結(jié)構(gòu)和Al對歧化反應的抑制作用
        3.2.1 Y-Fe-Al合金的微觀結(jié)構(gòu)
        3.2.2 Al對氫致非晶、歧化反應的抑制作用
    3.3 Y-Fe-Al合金的可逆儲氫性能
        3.3.1 Y-Fe-Al合金的吸放氫動力學性能
        3.3.2 Y-Fe-Al合金的吸放氫熱力學性能
    3.4 本章小結(jié)
第四章 非化學計量比設計改善Y-Fe-Al合金的儲氫性能
    4.1 引言
    4.2 非化學計量比Y-Fe-Al合金的微觀結(jié)構(gòu)及其穩(wěn)定性
        4.2.1 非化學計量比Y-Fe-Al合金的微觀結(jié)構(gòu)
        4.2.2 非化學計量比Y-Fe-Al合金吸放氫過程中的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性
    4.3 非化學計量比Y-Fe-Al合金的儲氫動力學性能
        4.3.1 Al缺量的Y-Fe-Al合金的儲氫動力學性能
        4.3.2 Fe過量的Y-Fe-Al合金的儲氫動力學性能
    4.4 非化學計量比Y-Fe-Al合金的儲氫熱力學性能
    4.5 本章小結(jié)
第五章 A側(cè)替代對Y-Fe-Al合金微觀結(jié)構(gòu)及其儲氫性能的影響
    5.1 引言
    5.2 Y-M-Fe-Al 四元合金的微觀結(jié)構(gòu)及其穩(wěn)定性
        5.2.1 Y-M-Fe-Al 四元合金的微觀結(jié)構(gòu)
        5.2.2 各成分Y-M-Fe-Al合金吸放氫過程中的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性
    5.3 Y-M-Fe-Al四元合金的儲氫動力學性能
        5.3.1 Y-Zr-Fe-Al合金的儲氫動力學性能
        5.3.2 Y-Ti-Fe-Al合金的儲氫動力學性能
        5.3.3 Y-V-Fe-Al合金的儲氫動力學性能
    5.4 Y-M-Fe-Al四元合金的儲氫熱力學性能
    5.5 本章小結(jié)
第六章 Y-Zr-Fe-Al雙相合金的儲氫性能及應力場調(diào)控機制
    6.1 引言
    6.2 Y-Zr-Fe-Al雙相合金的微觀結(jié)構(gòu)及其穩(wěn)定性
        6.2.1 Y-Zr-Fe-Al雙相合金的微觀結(jié)構(gòu)
        6.2.2 Y-Zr-Fe-Al雙相合金的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性
    6.3 Y-Zr-Fe-Al雙相合金的可逆儲氫性能
        6.3.1 Y-Zr-Fe-Al雙相合金的儲氫動力學性能
        6.3.2 Y-Zr-Fe-Al雙相合金的儲氫熱力學性能
    6.4 合金應力應變的有限元分析
        6.4.1 合金模型的建立
        6.4.2 材料參數(shù)設置
        6.4.3 網(wǎng)格劃分及其質(zhì)量評價
        6.4.4 約束條件設置
        6.4.5 合金的應力應變分析
            6.4.5.1 YFe_(1.7)Al_(0.3) 合金
            6.4.5.2 Y_(0.67)Zr_(0.33)Fe_(1.7)Al_(0.3) 雙相合金
        6.4.6 應變與脫氫平衡壓力的關(guān)系
    6.5 機械合金化對Y-Zr-Fe-Al雙相合金儲氫性能的影響
        6.5.1 機械合金化處理的Y-Zr-Fe-Al雙相合金微觀結(jié)構(gòu)
        6.5.2 機械合金化處理Y-Zr-Fe-Al雙相合金的儲氫性能
    6.6 本章小結(jié)
全文總結(jié)與工作展望
參考文獻
附錄
攻讀博士學位期間取得的研究成果
致謝
附件



本文編號：4006850