镁在Zr-Ti-Mg-Ni-Mn-V-Fe高熵合金中的原子占位及对储氢性能的影响

摘要

通过Mg的添加，设计制备了3种A原子过计量的AB₂型Zr_0.85Ti_0.15Mg_xNi_1.20Mn_0.56V_0.12Fe_0.12（x=0.20,0.25,0.30）高熵合金，探究了Mg添加量及其原子占位对储氢性能的影响.结果表明，所有合金均为C15 Laves单相结构，当x从0.20增至0.30时，合金的储氢量由0.35%（质量分数）显著提升至1.03%；合金具有优良的热力学性能，其中，Mg_0.30合金的放氢焓变（ΔH_d）仅为28.93 kJ/mol;Mg_0.30合金的放电容量为167.0 mA·h/g,30次充放电循环后容量保持率为80.9%，展现了较好的电化学储氢性能.Rietveld全谱拟合结果揭示，Mg原子既占据Laves相A原子的8a位置，又占据B原子的16d位置；随着x的增加，8a位置的占位因子（g）保持恒定，而16d位置的g增加.这一结果不仅导致合金四面体间隙的增大，还促进了对氢强亲和力的四面体间隙的形成，从而显著提高了合金的储氢能力.

关键词

高熵合金 / Laves相 / 原子占位 / 储氢性能 / 四面体间隙