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Nanocrystalline High Entropy Alloys with Ultrafast Kinetics and High Storage Capacity for Large-Scale Room-Temperature-Applicable Hydrogen Storage

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Renewables 2024年第2期2卷 138-149页

作者： Long Luo Huimin Han dianchen feng Wei Lv Liangpan Chen Lirong Li Tingting Zhai Suxia Liu Shiyang Sun Yiming Li Wenli Pei Junjie Cui Yongzhi Li School of Rare Earth Research and Development Inner Mongolia University of Science and TechnologyBaotou 014010 School of Materials Science and Engineering Northeastern UniversityShenyang 110819 Baotou Materials Research Institute of Shanghai Jiao Tong University Baotou 014010 School of Materials and Metallurgy Inner Mongolia University of Science and TechnologyBaotou 014010 Institute of Energy Power Innovation North China Electric Power UniversityBeijing 102206 Analytical and Testing Center Inner Mongolia University of Science and TechnologyBaotou 014010

High-entropy alloys(HEAs)are a promising solution for large-scale hydrogen storage(H-storage)and are therefore receiving increasing attention from the materials science *** this study,we systematically investigated the microstructures and H-storage properties of V_(35)Ti_(35)Cr_(10) Fe_(10)M_(10)(M=Mn,Co,Sc,or Ni)HEAs prepared by *** cast HEAs were found to be *** crystal lattice parameters and hydrogen absorption energies of the alloys were calculated using density functional theory(DFT)*** alloys can be fully activated in just one cycle of hydrogen absorption/desorption under mild conditions,after which they reach hydrogen absorption saturation in approximately 100 s at ambient *** hydrogenation kinetics of the HEAs are approximately five times higher than that of conventional solid-solution alloys with a body-centered cubic(BCC)*** performing in-situ hydriding differential scanning calorimetry in combination with DFT calculations,we revealed that the alloys are more susceptible to hydrogenation than traditional BCC structural *** H-storage capacity of V_(35)Ti_(35)Cr_(10) Fe_(10)M_(10) alloys at ambient temperature was higher than that of HEAs reported in the ***-in-situ X-ray diffraction characterization of the HEAs’hydrogenation revealed a phase transition process from a BCC to facecentered cubic,passing through a pseudo-BCC *** work introduces a new perspective for designing alloys with ultrafast hydrogen absorption kinetics and high capacity for large-scale,room-temperature-applicable H-storage.

关键词： high entropy alloys in-situ hydriding solid-state hydrogen storage nanocrystals kinetic properties

Electrochemical Hydrogen Storage Performance of the Nanocrystalline and Amorphous Pr-Mg-Ni-based Alloys Synthesized by Mechanical Milling

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Journal of Wuhan University of Technology(Materials Science) 2021年第1期36卷 116-126页

作者： HOU Zhonghui YUAN Zeming feng dianchen SUN Hao ZHANG Yanghuan Department of Functional Material Research Central Iron and Steel Research InstituteBeijing 100081China College of Material and Metallurgy Inner Mongolia University of Science and TechnologyBaotou 014010China

The PrMg12-type composite alloy of PrMg_(11)Ni + x wt% Ni (x=100,200) with an amorphous and nanocrystalline microstructure were synthesized through the mechanical *** of milling duration and Ni content on the microstructures and electrochemical hydrogen storage performances of the ball-milled alloys were methodically *** ball-milled alloys obtain the optimum discharge capacities at the first *** Ni content dramatically enhances the electrochemical property of *** time varying may obviously impact the electrochemical performance of these *** discharge capacities show a significant upward trend with milling duration prolonging,but milling for a longer time more than 40 h induces a slight decrease in the discharge capacity of the x=200 *** milling duration increases,the cycle stability clearly lowers,while it first declines and then augments under the same condition for the x=200 *** high-rate discharge abilities of the ball-milled alloys show the optimum values with milling time varying.

关键词： PrMg_(12)-type alloy mechanical milling nanocrystalline and amorphous electrochemical performance electrochemical kinetics

铸态La_(2-x)Sm_xMg_(16) Ni(x=0-0.4)合金的气态储氢性能

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稀有金属 2017年第6期41卷 613-619页

作者：冯佃臣孙昊王西涛张羊换北京科技大学新金属材料国家重点实验室北京100083 内蒙古科技大学材料与冶金学院内蒙古包头014010 钢铁研究总院功能材料研究所北京100081

采用真空感应熔炼技术制备了La_(2-x)Sm_xMg_(16)Ni(x=0,0.1,0.2,0.3,0.4)储氢合金。用X射线衍射(XRD)研究了合金吸放氢前后的相结构,用Sievert测试了合金吸放氢动力学曲线,采用Arrhenius法估算了合金吸放氢的活化能。结果表明,铸态合... 详细信息

采用真空感应熔炼技术制备了La_(2-x)Sm_xMg_(16)Ni(x=0,0.1,0.2,0.3,0.4)储氢合金。用X射线衍射(XRD)研究了合金吸放氢前后的相结构,用Sievert测试了合金吸放氢动力学曲线,采用Arrhenius法估算了合金吸放氢的活化能。结果表明,铸态合金的主相是La_2Mg_(17),并存在少量的第二相SmNi和Sm_5Mg_(41)。合金吸氢后形成了氢化物LaH_3和MgH_2。合金的吸氢量、吸放氢动力学随Sm替代量的增加而增加,当Sm替代量从x=0增加到x=0.4时,最大吸氢量从4.458%(质量分数,下同)增加到4.925%。在3 MPa,498 K下,10 min的吸氢量分别为:4.308%,4.342%,4.488%,4.564%,4.787%;在真空、498 K下,20 min的放氢量分别为1.684%,1.521%,1.779%,1.666%,2.131%。Sm替代对合金吸放氢动力学性能的改善主要归因于Sm使合金的活化能降低。随着合金中Sm替代量的增加,合金生成焓ΔH的绝对值及吸氢平台压先减小后增加。制备合金中,La_(1.7_Sm_(0.3)Mg_(16)Ni合金的生成焓ΔH的绝对值最小,为-53.07 k J·mol-1。

关键词： La-Mg-Ni合金铸态 Sm替代气态储氢

球磨Mg22Y2Ni10Cu2+x%Ni复合材料储氢性能研究

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稀有金属 2018年第1期42卷 14-20页

作者：孙昊冯佃臣任慧平张羊换内蒙古科技大学材料与冶金学院内蒙古包头014010 内蒙古自治区白云鄂博矿多资源综合利用重点实验室内蒙古包头014010 钢铁研究总院功能材料研究所北京100081

采用不同球磨时间（10，20，30，40h）制备了Mgz2Y2Ni10Cu2＋x％Ni（x=0，50，100，150；质量分数）复合材料，并对材料的结构、形貌、电化学及动力学储氢性能进行了系统的研究。分析了球磨时间和镍添加量对Mg22Y：Ni10Cu2合金储氢性能... 详细信息

采用不同球磨时间（10，20，30，40h）制备了Mgz2Y2Ni10Cu2＋x％Ni（x=0，50，100，150；质量分数）复合材料，并对材料的结构、形貌、电化学及动力学储氢性能进行了系统的研究。分析了球磨时间和镍添加量对Mg22Y：Ni10Cu2合金储氢性能的影响。结果表明，球磨可以改善合金的显微结构，促进合金中非晶、纳米晶的形成，而镍的加入显著促进了该过程的进行，使复合材料中非晶、纳米晶的含量大幅度升高；随球磨时间和镍复合量的增加，合金放电比容量显著增加，当复合镍为x=100、球磨时间为40h时，其值已达到最大的669．7mAh·g^-1。循环稳定性的改善也较为明显，复合镍x=150、球磨20h试样的s20已经达到了80％。此外，球磨和镍的添加还可以明显优化合金的高倍率放电、交流阻抗和动电位极化等动力学性能。此外，包覆于合金表面的镍不但对合金性能起到催化作用，提高了合金的表面活性，还有效地提高了合金的综合储氢性能。

关键词： Mg22Y2Ni10Cu2 合金球磨非晶-纳米晶复合镍电化学性能

Microstructure and Gaseous Hydrogen Storage properties of La-Pr-Mg-Ni+4 wt.% Graphene Composite Hydrogen Storage Alloys

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Microstructure and Gaseous Hydrogen Storage properties of La...

Mg22Y2Ni10Cu2储氢合金活化和吸氢性能

第十四届中国包头·稀土产业论坛、中国稀土学会2022学术年会

作者： Zhiyuan Zhao Dongsheng Zhou Chunling Zheng Huiping Ren Yanghuan Zhang dianchen feng

LaPrMgNi（x = 0.1～0.4）+ 4 wt.% graphene composite hydrogen storage alloys were prepared by mechanical ball milling for 10 *** phase composition,surface morphology,microstructure,and particle size of the alloys were analyzed by XRD,SEM and *** alloys were activated at an initial hydrogen pressure of 3MPa and 573 *** kinetic properties of the composite hydrogen storage alloys were measured at 573 K,533 K,and 473 K for hydrogen absorption/*** experimental results show that the composite hydrogen storage alloys of LaPrMg16Ni（x = 0.1～0.4）+ 4 wt.% graphene after ball milling was composed of three phases of LaMg,MgNi,and *** LaH phase formed after hydrogen absorption of hydrogen storage alloys has high stability,and it still exists stably after the hydrogen evolution of the *** the increase of Pr substitution x from 0.1 to 0.4,the hydrogen evolution activation energy of the composite hydrogen storage alloys first decreases and then *** x = 0.3,the minimum activation energy of the composite alloy is 51.22kJ/mol.

关键词： La2-xPrxMg16Ni(x=0.1~0.4)hydrogen storage alloys Graphene Mechanical milling Dynamic performance

来源： cnki会议评论

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稀有金属 2020年第4期44卷 387-393页

作者：孙昊赵凤光冯佃臣任慧平张羊换内蒙古科技大学材料与冶金学院内蒙古包头014010 内蒙古新金属材料重点实验室内蒙古包头014010

在0.04 MPa氦气保护下,采用中频感应熔炼炉冶炼了,以少量Y和Cu分别替代部分Mg和Ni的Mg2Ni型储氢合金,并对合金的结构形貌、相组成、气态吸氢活化与性能进行了系统的研究。研究结果表明:铸态Mg22Y2Ni10Cu2合金具有典型的片层状共晶组织特... 详细信息

在0.04 MPa氦气保护下,采用中频感应熔炼炉冶炼了,以少量Y和Cu分别替代部分Mg和Ni的Mg2Ni型储氢合金,并对合金的结构形貌、相组成、气态吸氢活化与性能进行了系统的研究。研究结果表明:铸态Mg22Y2Ni10Cu2合金具有典型的片层状共晶组织特征,其组成相为Mg2Ni,YMgNi4和少量的Mg相;合金在3 MPa,300℃下5次吸放氢完全活化,Mg和Mg2Ni相能够可逆吸放氢,但在首次活化过程中,Mg2Ni相只有部分转变为Mg2NiH4,而Mg相则能够完全转变为MgH2;同时发现YMgNi4相虽多次吸放氢循环后,都未发现有非晶化现象发生,表明该相与REMgNi4(RE=La,Nd)等其他拉弗斯相相比,具有更高的结构稳定性;合金的吸氢动力学曲线用Avrami-Erofofeev法拟合后表明合金吸氢是一维形核和长大过程;测试了合金的平衡压力-浓度等温(PCT)曲线,计算合金的热力学参数为Mg相的氢化焓变(ΔH)和熵变(ΔS)分别为-78.1 kJ·mol-1,-133.9J·K-1·mol-1,而Mg2Ni相的氢化ΔH和ΔS则分别为-51.8 kJ·mol-1,-103.0J·K-1·mol-1,合金的热力学性能明显改善,表明添加Y和Cu对Mg2Ni型合金的吸氢性能具有一定的催化作用。

关键词： Mg22Y2Ni10Cu2 活化 YMgNi4 氢化焓变(ΔH) 熵变(ΔS)

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Al对高温合金高温抗氧化性能的影响

热加工工艺 2012年第10期41卷 58-60页

作者：王斌张建李研冯佃臣内蒙古科技大学机械工程学院内蒙古包头014010 沈阳安泰消防工程有限公司辽宁沈阳110034 包头钢铁集团责任有限公司薄板坯连铸连轧厂内蒙古包头014010 内蒙古科技大学材料与冶金学院内蒙古包头014010

通过加入Al改善高温合金氧化膜的稳定性,并辅以微量强化元素Nb与合理的热处理工艺来提高高温合金抗氧化性。在真空感应熔炼炉中熔炼合金,利用扫描电镜、X射线衍射仪研究了Al元素对高温抗氧化性能的影响。结果表明:Al的加入提高了钢的抗... 详细信息

通过加入Al改善高温合金氧化膜的稳定性,并辅以微量强化元素Nb与合理的热处理工艺来提高高温合金抗氧化性。在真空感应熔炼炉中熔炼合金,利用扫描电镜、X射线衍射仪研究了Al元素对高温抗氧化性能的影响。结果表明:Al的加入提高了钢的抗氧化性,但含5%Al试样的氧化膜表面出现大量裂纹;合金氧化膜主要是由Cr2O3和具有尖晶石结构的FeCr2O4、Fe3O4以及少量Al3Fe5O12组成。

关键词： Al 高温合金抗氧化性

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A36钢快速回火实验研究

热加工工艺 2010年第16期39卷 142-143,145页

作者：冯佃臣邢淑清李慧清麻永林内蒙古科技大学材料与冶金学院内蒙古包头014010 内蒙古自治区新金属材料重点实验室内蒙古包头014010

对A36钢在Gleeble-1500D热模拟机上进行快速回火处理与普通回火处理,测定低温冲击韧度;用JEM2100透射电镜观察组织变化和碳化物的分布,研究A36钢快速回火是否可以取代传统回火工艺。结果表明:高温快速回火与传统回火的组织基本一致,且... 详细信息

对A36钢在Gleeble-1500D热模拟机上进行快速回火处理与普通回火处理,测定低温冲击韧度;用JEM2100透射电镜观察组织变化和碳化物的分布,研究A36钢快速回火是否可以取代传统回火工艺。结果表明:高温快速回火与传统回火的组织基本一致,且快速回火40 s后的A36钢中的碳化物细小,分布也很均匀,综合力学性能最好。

关键词： A36钢快速回火热模拟低温冲击韧度

Corrosion Resistance of Al86Ce10Fe4 Metallic Glass through High-temperature Oxidation

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