4.4.1 Mg2Ni+10wt.%TMN (TMN=TiN 和NbN) 复合材料的微观结构
图4-25给出了Mg2Ni+10wt.%TMN(TMN=TiN 和NbN)复合材料球磨后及吸/放氢后的XRD 图谱。对于球磨后的复合材料,其衍射峰与吸/放氢后相比明显宽化,这是由于在球磨过程中,机械能促使样品晶体结构产生错位、缺陷导致非晶化造成的。经过吸/放氢循环后,由于Mg2Ni相与Mg2NiH4相的多次相互转化,使得Mg2Ni/Mg2NiH4 晶体排列得到优化,由机械能造成的错位、缺陷被部分消除,造成样品的衍射峰半峰宽明显降低,峰型变得尖锐。经过吸/放氢处理后,可以看出Mg2Ni+10wt.%NbN 复合材料衍射峰(见图4-25(a))在36.9°、54.1°和66.6°处出现可标定为NbH 的衍射峰,在33.6°、38.4°、62.4°和72.4°处出现可标定为NbN0.95 的衍射峰。
图4-25 Mg2Ni+10wt.%TMN(TMN=TiN 和NbN)复合材料的XRD图谱
表明经过吸/放氢循环后,复合材料中的部分NbN 在氢气作用下分解为NbH 和NbN0.95,并且该过程不可逆,其反应可用下列方程式表示:(https://www.daowen.com)
而作为储氢主体的Mg2Ni则在吸/放氢过程中与Mg2NiH4 充分转化。在Mg2Ni+10wt.%TiN 复合材料中(见图4-25(b)),TiN 在样品吸/放氢循环后没有发生相转变,表明其在复合材料中呈稳定存在状态,而作为放氢主体的Mg2NiH4 在573K、2h的放氢处理后没有完全转化为Mg2Ni,表明在该温度下TiN 添加剂影响了Mg2NiH4 的分解。
图4-26给出了Mg2Ni+10wt.%TMN(TMN=TiN 和NbN)复合材料的BSE图和EDS图谱。从BSE图中可以看出Mg2Ni+10wt.%NbN 复合材料颗粒发生明显的团聚现象,并且在颗粒间存在大量裂缝。同时,有大量白色亮区存在于颗粒边缘处,通过EDS测试发现白色亮区为Nb聚集区域,其Nb含量达到70.53wt.%;图中较暗区域元素以Mg、Ni为主,并且Mg、Ni原子比接近2∶1,表明其为Mg2Ni基体,而Nb元素含量仅为3.92wt.%,表明NbN 在复合材料中出现区域富集现象。在Mg2Ni+10wt.%TiN 复合材料中未发现明显的亮区,并且颗粒粒径与Mg2Ni+10wt.%NbN 复合材料相比明显减小,通过EDS测试发现在图4-26(a)和(c)中,对应选区的Ti含量分别为11.05 wt.%和9.37wt.%,表明TiH2 在复合材料中呈现均匀的弥散分布状态。
图4-26 Mg2Ni+10wt.%TMN(TMN=TiN 和NbN)复合材料的BSE图和EDS结果
