Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Nanokrystaliczne stopy typu TiFe otrzymywane metodą mechanicznej syntezy

Makowiecka M., Skoryna D., Jurczyk M.

Inżynieria Materiałowa

|

2004

|

R. XXV, nr 1

44-48

PL

Celem pracy było wytworzenie stopów typu TiFe metodą mechanicznej syntezy (MA). W miarę postępowania procesu MA zaobserwowano poszerzenie linii dyfrakcyjnych składników wyjściowych oraz zmniejszanie ich intensywności. Stopy amorficzne uzyskano po 20 godzinach procesu bezpośrednio z mieszaniny początkowej pierwiastków. Obróbka cieplna otrzymanych materiałów (700°C/0,5 h) powoduje ich krystalizację tworząc strukturę typu CsCl. Proces amorfizacji mieszaniny proszków badano także metodą różnicowej kalorymetrii skaningowej. Zaobserwowano przemianę fazową typu egzotermicznego w temperaturze około 650 °C dla mieszaniny TiFe. Oprócz badań rentgenowskich prowadzono również obserwacje mikroskopowe otrzymanych nanomateriałów. Podczas procesu mechanicznej syntezy powstają aglomeraty, które charakteryzują się licznymi pęknięciami i niejednorodnym rozrzutem wielkości cząstek. Średni rozmiar krystalitów wyznaczony z badań AFM wynosił ~25 nm. Przeprowadzone badania pozwalają stwierdzić, że metoda mechanicznej syntezy (MA) nadaje się do otrzymywania proszków stopów typu TiFe. Wykazano, że częściowe zastąpienie żelaza niklem powoduje wzrost pojemności wyładowania. Dla TiFe0.25Ni0.75 pojemność wyładowania w 3. cyklu wynosi 159 mAh/g. Materiał kompozytowy TiFe0.25Ni0.75/10% wag. C cechuje się najlepszą charakterystyką w pracy cyklicznej. Wyprodukowane nanokrystaliczne materiały mogą być zatem zastosowane jako materiał elektrodowy w nowoczesnych ogniwach typu NiMH(x).

EN

Mechanical alloying (MA) was employed to produce TiFe-type alloys (Figs. 1, 2). The originally sharp diffraction lines elemental powders gradually become broader and their intensity decreases with milling time. XRD analysis showed that: firstly, after 20 h of milling, the starting mixture of the dements had decompose into an amorphous phase and secondly, the annealing in high purity argon at 700 °C for 0,5 h led to formation of the CsCl - type structure (Fig. 3). The amorphisation process of TiFe was also studied by DSC (Fig. 4). After MA, the DSC curve stabilized exhibiting one exothermic effect at 650°C. According to SEM studies, during MA process, many small powder particles have a tendency to agglomerate, which shows cleavage fracture morphology and inhomogeneous size distribution (Fig. 5). According to AFM studies, the average crystallite size of the nanocrystalline TiFe powders was of the order of 25 nm (Fig. 6). In conclusion, mechanical alloying is a suitable procedure to obtain Ti-based electrode alloy powders. With increasing nickel content in TiFe(1-x)Ni(x) the materials shows an increase in discharge capacity which passes through a maximum for x = 0.75. On 3rd cycle the discharge capacity was 159 mAh/g (Fig. 7). The composite TiFe0.25Ni0.75 /10 % wag. C material has higher resistance to surface degradation during repeated charge - discharge. Nanocrystalline TiFe-type alloys produced by MA method can be applied as negative electrode materials for modern Ni-MH(x) batteries.

2

Nanocrystalline TiNi-type electrode materials for Ni-MH batteries

Makowiecka M., Skoryna D., Jurczyk M.

Inżynieria Materiałowa

|

2004

|

R. XXV, nr 3

221-223

EN

Nanocrystalline TiNi, TiNi0.75Fe0.25 and TiNi0.75Fe0.125M0.125 alloy powders (M= Mg, Mn, Zr) with a crystallite sizes of about 25 nm were produced by mechanical alloying (MA) process followed annealing in high purity argon atmosphere at 973 K for 0.5 h. These materials were used as negative electrodes for sealed Ni-MH batteries. The results show that the battery using the nanocrystalline TiNi0.75Fe0.25 and TiNi0.75Fe0.125M0.125 alloys have highest capacities. In order to improve the properties of the studied TiNi-based electrode materials, the ball-milling technique was applied to the TiNi0.75Fe0.25 alloy using the nickel and magnesium metals as a surface modifiers. In this alloy mechanical coating with nickel effectively reduced the degradation rate of the studied electrode materials.

PL

Nanokrystaliczne stopy typu TiNi, TiNi0.75Fe0.25 i TiNi0.75Fe0.125M0.125 (M= Mg, Mn, Zr) otrzymane metodą mechanicznej syntezy i obróbką cieplną w argonie (973 K/0,5 h) zastosowano jako materiał elektrod w ogniwach niklowo-wodorkowych (Ni-MH). Największe pojemności wyładowania uzyskano dla stopów TiNi0.75Fe0.25 i TiNi0.75Fe0.125M0.125. Wyprodukowano również materiały kompozytowe typu TiNi/M, gdzie M=10 wag. % Ni lub Mg. Stop TiNi0.75Fe0.25/Ni posiada najlepsze właściwości elektrochemiczne w pracy cyklicznej.

3

Nanocrystalline Mg-based alloys synthesized by mechanical alloying

Gąsiorowski A., Skoryna D., Smardz K., Jurczyk M.

Inżynieria Materiałowa

|

2004

|

R. XXV, nr 3

209-211

EN

The nanocrystalline Mg2-xMnxNi (x = 0, 0.25, 0.5) hydrogen storage alloys have been synthesized by mechanical alloying followed by annealing (723 K/0.5 h). The structure of these materials has been examined by X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM) and atomic force microscopy (AFM). Thermodynamic and electrochemical properties have also been investigated. The hydrogen content of synthesized alloys is decreased compared to Mn-free Mg2Ni material. On the other hand, substituted nanocrystalline Mg-based alloys show substantially enhanced discharge capacity, at room temperature. Furthermore, the effect of the nickel and graphite coating on the structure of the alloys and the electrodes characteristics were investigated as well. In nanocrystalline Mg1.5Mn0.5Ni alloy mechanical coating with nickel effectively reduced the degradation rate of the studied electrode materials.

PL

Nanokrystaliczne stopy typu Mg2-xMnxNi (x = 0, 0.25, 0.5) otrzymano metodą mechanicznej syntezy oraz obróbką cieplną (723 K/0.5 h). Właściwości strukturalne stopów badano metodą rentgenowską (XRD), elektronową mikroskopią skaningową (SEM) i mikroskopią sił atomowych (AFM). Zbadano także właściwości termodynamiczne i elektrochemiczne. Zastąpienie części magnezu w stopach Mg2Ni przez mangan powoduje z jednej strony zmniejszenie zawartości wodoru, zaś z drugiej strony wzrost pojemności wyładowania w temperaturze pokojowej. Zbadano także wpływ niklu i grafitu na własności wyprodukowanych elektrod. Przykładowo, elektrody kompozytowe typu Mg1.5Mn0.5Ni/10 wag. % Ni charakteryzują się lepszą odpornością na degradację w środowisku 6M KOH w pracy cyklicznej.