维普资讯 http://www.cqvip.com ４５２．中国工程物理研究院科技年报 ８．１ Ｍｇ２Ｎｉ纳米材料的电化学性能 张 玲周晓松 彭述明 龙兴贵 将机械合金化法制备的Ｍｇ２Ｎｉ纳米粉末与镍粉按照１：３的质量比混合均匀，逐滴加入约７％的聚四氟 乙烯（６０％）调制成浆状，均匀涂覆在泡沫状镍条的两面形成面积为１０ ｍｍｘ１０ ｍｍ的区域，以２０－－６０ ＩＶＩＰａ 压力压制成夹层电极。Ｍｇ２Ｎｉ纳米贮氢合金电极的电化学性能在ＣＨＩ６６０Ｂ电化学工作站上进行。参比电极 为饱和甘汞电极，辅助电极为Ｎｉ（ＯＨ）２／ＮｉＯＯＨ。测试时将参比电极，辅助电极和工作电极浸没在６ ｍｏｌ／Ｌ 的ＫＯＨ溶液中组成三电极系统。ｘ射线小角散射实验在Ｐｈｉｌｉｐ Ｘ’ｐｒｏ衍射仪上进行，采用Ｃｕ靶 辐射， Ａ－－０．１５４ １８４ ｎｎｌ。 图１所示为ＭｇｚＮｉ纳米贮氢合金电极在不同扫描速率下的循环伏安曲线。由图１可见，随着扫描速率 的增加，峰电流强度增加，阳极峰电位正移，而阴极峰电位负移，峰电位差增大，电化学反应的可逆程度 降低。这可能是由于接触电阻和浓差极化的影响，随扫描速率的增加，合金过电位上升而引起的。 Ｏ Ｏ Ｏ —Ｏ 《 螓一。 脚 一Ｏ Ｏ ０ —一－ｏ 一１．１ —１．Ｏ —Ｏ．９ 一ｏ．８－ｏ．７一Ｏ．６ 一Ｏ．５ 电压，、， 图１ 不同扫描速率下Ｍｇ２Ｎｉ纳米贮氢合金电极的循环伏安曲线 图２ ２６＂Ｃ，７０＂Ｃ Ｆ Ｍｇ￣Ｎｉ纳米贮氢合金电极的循环伏安曲线 从图２所示，扫描速率为５ ｍＶ／ｓ，Ｍｇ２Ｎｉ纳米贮氢合金电极在室温（２６℃）和７０℃的循环伏安曲线可看 出：在７０￣Ｃ时，还原电流在一１．０４ Ｖ（ｖｓ．甘汞电极）比室温时的有明显的增大，氧化电流在＿Ｊ０．６４ Ｖ（ｖｓ．甘汞电 极）比室温时的有显著的增强，这表明Ｍｇ２Ｎｉ合金中氢的吸收和释放随温度的升高而加快，这与以前工作 中获得的贮氢性能测试结果一致，表明二者可以互为补充，用于表征材料的贮氢性能。从图２中还可以看 出，ＭｇｚＮｉ纳米贮氢合金电极在室温时的循环伏安曲线存在阴极峰，但没有阳极峰，说明在室温下的反应 是一个不可逆的过程。与国外的研究者结果比较表明：文中采用机械合金化方法制备的Ｍｇ２Ｎｉ纳米材料在 室温下表现出比熔炼法制备的材料更好的吸氢性能。 如图３所示，从小角衍射分析结果可看出：高能球磨获得 的Ｍｇ２Ｎｉ粉末具有１－３００ ｎｎｌ的粒度分布。其中，质量分数约 ５５％的颗粒的粒度小于１００ ｎｎｌ，粒度分布在１～５ ｎｎｌ与２００￣３００ ｎｎｌ的颗粒，其质量百分比相当，质量分数均约为２１％，质量分 数约６％的颗粒的粒度分布在５～１０ ｎｍ。也就是说球磨制备的 Ｍｇ２Ｎｉ粉末中质量分数约２７％的颗粒具有１～５ ｎｍ和５～１０ ｎｍ的 纳米粒度分布，这有可能是球磨过程中具有较高速度的研磨球 和粉末反复多次撞击导致材料的细化。球磨的同时产生大量的 距离／ｎｍ 图３ Ｍｇ２Ｎｉ纳米晶粉末的小角散射结果 缺陷和活化位置，使反应的活性位置增多和放氢的扩散路径降 低，表现在循环伏安曲线上，还原电流和氧化电流比未球磨的均有显著增加，这表明球磨制备的ＭｇｚＮｉ 维普资讯 http://www.cqvip.com 材料４５３ 粉末的吸／放氢能力得到增强。 ８．２锆钒合金制备及物相分析 郝万立 彭述明 赵鹏骥 龙兴贵梁建华 Ｃ１５型ＺｒＶ２合金是一种具有拓扑密排相（ＴＣＰ）的金属间化合物，晶体结构属立方ＭｇＣｕ２型，晶格常数 为０．７４４ ４ Ｅｌｍ。它不仅具有超导性能，还是一种性能优良的贮氢材料，具有极大的研究价值。文中通过对 锆钒合金制备工艺系统的研究，优化熔炼及热处理工艺，以期获得高纯度Ｃ１５型ＺｒＶ２合金。 锆钒合金熔炼使用的原料锆和枝晶钒的纯度都达到９９．９％。将原料充分混合均匀，放入真空非自耗电 弧炉上的水冷铜坩埚中，翻体反复熔炼４次，制备出成分基本均匀的合金锭。对锭的中心和边缘部位分别 进行ＸＲＤ分析。结果显示，合金锭不同部位的物相基本由Ｃ１５型ＺｒＶ２， 一Ｚｒ和Ｖ等三相构成，其中Ｃ１５ 型ＺｒＶ２占主要优势，仍存在相当数量的 一Ｚｒ和Ｖ相未能完全转化。同时，合金锭中心部位的Ｖ相的相对 含量比边缘多，但差距不大，说明合金锭中存在一定的宏观偏析。 要使合金锭中的０【＇．Ｚｒ和Ｖ相充分转化成Ｃ １５型ＺｒＶ２相，同时消除宏观偏析，需对合金锭进行均匀化 退火处理。将退火温度设定为９００～９５０℃，退火时间１６８ ｈ，退火过程中充氩气保护。对合金锭热处理后中 心和边缘部位的ＸＲＤ衍射分析显示，中心和边缘两个部位由单一的Ｃ１５型ＺｒＶ２相组成，合金锭中Ｃ１５ 型ＺｒＶ２含量达到９８％以上。中心部位还存在微量的Ｖ相，说明合金锭中的宏观偏析没有得到完全消除。 根据ｚ卜Ｖ相图，当退火温度低于１ ３００℃时，都有利于ｃ１５型ＺｒＶ２相的生成。由于元素的扩散速率 随温度的升高而升高，高扩散速率可有效减少退火时间和消除宏观偏析，因此优化退火温度是非常重要的。 通过改变退火温度和时间，研究其对材料组织结构的影响，热处理条件见表１。为避免样品氧化，热处理 气氛为１０一 Ｐａ高真空，样品ａ和ｂ在１ １５０￣Ｃ 恒温分别退火２４ ｈ和９６ ｈ；样品Ｃ在１ ０００￣Ｃ 恒温退火９６ｈ；样品ｄ在１ １５０℃恒温退火９６ 样品 ａ ｂ ｃ ｄ 表１热处理条件 热处理条件 １０ Ｐａ量级高真空气氛，１ １５０＂（２恒温退火２４ ｈ １０ Ｐａ量级高真空气氛，１ １５０＂Ｃ恒温退火９６ ｈ １０ Ｐａ量级高真空气氛，１ ０００＂Ｃ恒温退火９６ ｈ １０ Ｐａ量级高真空气氛，１ １５０＂Ｃ恒温退火９６ ｈ＋１ ０００＂Ｃ恒温退火９６ ｈ ｈ＋ｌ ０００￣Ｃ恒温退火９６ ｈ。热处理后各样品不 同部位的ＸＲＤ衍射分析结果显示，不同热处 理条件得到的合金锭的物相组成基本一致，主相是Ｃ１５型ＺｒＶ２相；样品ａ，ｂ和ｄ中Ｖ相含量相当，样品 Ｃ中Ｖ相含量明显偏高。上述现象说明，大幅延长热处理时间并不能完全消除合金锭中的Ｖ相，但提高退 火温度可使退火效率显著提高。值得注意的是，经过１ ｌ５０℃恒温退火的合金锭的中心和边缘都出现微量 的Ｚｒ３Ｖ３Ｏ相和Ｖ相，显示合金锭会吸附高真空气氛中的氧分子并生成Ｚｒ３Ｖ３Ｏ相；１ ０００￣Ｃ恒温退火的合 金锭中心部位由 一Ｚｒ相和Ｖ相组成，不存在Ｚｒ３Ｖ３Ｏ相，边缘部位则由Ｚｒ３Ｖ３Ｏ相和Ｖ相。显然，热处理 温度越高，Ｚｒ３Ｖ３Ｏ伴生相越易出现。 综上所述，不同热处理条件获得的合金锭物相组成已非常单一，已达到物相均一化的目的。 ８—３ 氚化铒时效早期的氦释放 梁建华丁伟 铒氚靶在石油勘测中子管中得到了很好的应用。与其他贮氚材料相同，铒氚靶的氦释放性能也是研究 者关注点之一。Ｂｅａｖｉｓ研究表明，相同初始氚浓度的氘化铒在粉末状态的氦加速释放阈值比薄膜状态的高， 氦加速释放阈值随着氚浓度的增加而减小。 测量了初始氚、铒原子比为１．３２，１．３５以及２．１４的氚化铒膜时效早期的氦释放。ＸＲＤ测量显示，氚
