6.3.1 合金材料微观结构分析
图6-18所示为球磨CeMg12+20wt.%Ni +ywt.%NbF5(y=0、3、6、9、12) 储氢材料XRD 图谱。可以看出,所有的合金都是由CeMg12、Ce2Mg17、Mg以及Ni为主相的多相结构组成。对于添加NbF5 的球磨CeMg12/Ni合金,经过球磨处理后出现少量的NbF4 以及MgF2 相。通过衍射峰分析进一步可以看出随着NbF5 添加量的增加,合金的衍射峰出现宽化现象,这是添加催化剂促使合金内部出现非晶和纳米晶的结果。球磨过程中添加的NbF5 催化剂部分转化为低价态化合物NbF4,这样的价态的变化可能在合金吸/放氢过程中发挥更有效的催化作用,对于改善合金的吸/放氢及动力学性能是有利的。
图6-18 球磨CeMg12+20wt.%Ni +ywt.%NbF5(y=0、3、6、9、12)合金XRD图谱
如图6-19所示为球磨CeMg12+20wt.%Ni+ywt.%NbF5(y=0、3、6、9、12)合金材料氢化后及脱氢后的X 射线衍射数据图。合金材料吸氢后的X 射线衍射数据[图(a)]表明: 合金材料吸氢后的主相包括CeH2.51、MgH2、Mg2NiH4 以及Ni相,还包括MgF2 和NbH2 微量相;添加NbF5 的球磨合金氢化后的Mg2NiH4 相的含量明显增多,表明NbF5 添加有助于Mg2NiH4 相的形成;随着NbF5 添加量的增加,合金氢化物的衍射峰出现宽化,说明合金氢化物的晶粒逐渐减小,这对于降低氢化物稳定性是有利的。合金脱氢后的X 射线衍射数据[图(b)]分析表明:合金经过脱氢后的主相由Mg、Mg2Ni、CeH2.51 以及Ni相组成;另外还包括少量的Mg2NiH4、MgH2、MgF2 及NbH2 微量相。通过对比吸氢及放氢后的X 射线衍射数据可以进一步看出在这一过程中主相CeH2.51、微量相MgF2 及NbH2 保持了其稳定性,没有分解和再氢化,可以肯定这些相并没有参与合金材料的氢化和脱氢过程,而是在合金材料中Mg2NiH4-Mg2Ni和MgH2-Mg两个体系的吸/放氢过程提供催化作用。
(https://www.daowen.com)
图6-19 球磨10h CeMg12+20wt.%Ni +ywt.%NbF5(y=0、3、6、9、12)合金吸/放氢后XRD 图谱:(a)吸氢后;(b)放氢后
如图6-20 所示为球磨CeMg12/Ni/NbF5 合金材料的高分辨透射电镜照片。照片分析表明: 在球磨合金过程中添加NbF5 对于细化合金晶粒有促进作用;而且随着NbF5 添加量的增加,球磨合金的非晶形成能力得到增强,相应的选区电子衍射环特征进一步证明了这一结论;通过量取高分辨照片上不同区域晶格的晶面间距并结合粉末衍射PDF卡片信息进一步肯定在添加NbF5 的球磨合金中除了含有CeMg12、Ce2Mg17、Mg及Ni相之外还包括少量的MgF2 和NbF4 相,这与X 射线衍射数据分析的结果相一致;另外,添加NbF5 球磨样品的高分辨照片中还观察到有Mg2Ni相的存在,其吸/放氢过程中与Mg2NiH4相互转化,可以为整个材料的吸/放氢性能改善起间接推动作用。
图6-20 球磨CeMg12+20wt.%Ni +ywt.%NbF5(y=0、3、6、9、12)储氢材料HRTEM 图谱:(a)0wt.%NbF5 合金; (b)3wt.%NbF5 合金;(c)6wt.%NbF5 合金;(d)9wt.%NbF5 合金; (e)12wt.%NbF5 合金
