Mecanismos de refinamiento de grano y mejora de la propiedad cinética de aleaciones de almacenamiento de hidrógeno nanocristalinas de Mg-Ni-La preparadas por nanocristalización de amorfas

Mgx(Ni0.8La0.2)100-x, donde x = 60, 70, 80, que exhiben una microestructura nanocristalina, fueron preparados a través de la cristalización de aleaciones amorfas. La investigación abarcó la constitución de fases, tamaño de grano, estabilidad microestructural y propiedades de almacenamiento de hidrógeno. La cinética de cristalización, junto con la caracterización in situ de XRD de alta energía, reveló una cristalización concentrada y sincrónica de las fases ternarias Mg2Ni y RE-Mg-Ni con el aumento del contenido de La y Ni. Se encontró que el proceso de cristalización sincrónica atribuido era el resultado de la afinidad local cercana de las fases Mg2Ni y RE-Mg-Ni, según lo evaluado por el modelo termodinámico de Miedema. Se validó un efecto significativo de anclaje de fases secundarias, que surge de la alta probabilidad de que las estructuras de fase se ajusten bien entre Mg2Ni, LaMg2Ni y LaMgNi4, a través de la predicción del modelo de coincidencia de borde a borde y observación experimental. Se demostró que la microestructura fina y homogénea era consecuencia de la rápida cinética de cristalización y el efecto de anclaje de fases secundarias. Se observaron mejoras en el rendimiento de activación y la estabilidad cíclica, que surgieron del refinamiento del grano y excelente estabilidad microestructural. Nuestro estudio proporciona información sobre el mecanismo de refinamiento del grano de microestructuras nanocristalinas ajustadas por la constitución de fases y la cinética de cristalización en la ruta de cristalización de amorfas. También demostramos el potencial del diseño de materiales guiado por equilibrios de fase y predicciones cristalográficas para mejorar las propiedades nanocristalinas con excelente estabilidad microestructural.