機(jī)械球磨制備鎂基儲(chǔ)氫合金研究.pdf

1、本文首先對(duì)各種儲(chǔ)氫合金的研究開發(fā)狀況進(jìn)行了全面評(píng)述，進(jìn)而確定以鎂基儲(chǔ)氫材料為研究對(duì)象，分別以行星球磨和高速振動(dòng)球磨的方法制備二元合金MgxTi100-x(x=35，50，65，80)及三元合金Mg4Sc1-Tix(x=0.3，0.5，0.8，1)和測試其儲(chǔ)氫性能為目的，借助于X射線衍射、掃描電鏡、透射電鏡、TG/DSC等手段，著重從球磨制備工藝和成分上研究了不同球磨工藝和成分變化對(duì)球磨合金結(jié)構(gòu)及儲(chǔ)氫性能的影響規(guī)律，分析了合金結(jié)構(gòu)和儲(chǔ)氫性

2、能之間的關(guān)系，得出以下主要研究結(jié)果：
　　 對(duì)于MgxTi100-x(x=35，50，65，80)二元合金，行星球磨制備時(shí)，球磨過程中都有板結(jié)現(xiàn)象出現(xiàn)。XRD圖譜顯示在x=80，65時(shí)，得到了具有密排六方(HCP)和面心立方(FCC)結(jié)構(gòu)的產(chǎn)物；x=50，35，可以得到體心立方(BCC)結(jié)構(gòu)的合金，同時(shí)有單質(zhì)Ti存在。振動(dòng)球磨制備時(shí)，x=80，65時(shí)板結(jié)現(xiàn)象嚴(yán)重，球磨產(chǎn)物為密排六方(HCP)和面心立方(FCC)混合相，也有單質(zhì)；

3、x=50，35時(shí)板結(jié)現(xiàn)象緩解，分別得到了單一的面心立方(FCC)相和體心立方(BCC)相。合金的微觀組織結(jié)構(gòu)顯示，x=80、65、50時(shí)球磨產(chǎn)物顆粒尺寸不均勻(1～25μm)，x=35時(shí)顆粒尺寸相對(duì)均勻，在5μ m以下；鎂含量較高時(shí)，易于形成納米晶或非晶，鎂含量低時(shí)，則可得到單晶。
　　 吸氫測試表明，具有密排六方(HCP)和面心立方(FCC)結(jié)構(gòu)的合金在300℃以下表現(xiàn)出較差的吸氫動(dòng)力學(xué)性能和吸氫容量。而具有體心立方(BCC)

4、結(jié)構(gòu)的Mg35Ti65合金在300℃時(shí)，即有良好的吸氫容量(3.88wt％)和較快的吸氫速率，吸氫4分鐘幾乎達(dá)到飽和；同時(shí)，具有體心立方(BCC)結(jié)構(gòu)的Mg35Ti65合金在200℃吸氫2小時(shí)后，依然保持結(jié)構(gòu)不變，晶格常數(shù)變大；300℃吸氫后，除了有Mg-Ti-H的FCC結(jié)構(gòu)外，還有MgH2和TiH2出現(xiàn)，即合金的體心立方(BCC)結(jié)構(gòu)在300℃時(shí)開始分解。
　　 通過行星球磨的方法合成Mg4Sc，并采用不同元素(Ti，Y，Al

5、)部分代替Mg或Sc元素。球磨時(shí)都有板結(jié)現(xiàn)象。根據(jù)吸氫測試發(fā)現(xiàn)，加入Ti元素的組分，在300℃的吸氫性能最佳，加入Al元素的效果最差。進(jìn)而研究了不同的Ti元素替代含量對(duì)合金結(jié)構(gòu)及儲(chǔ)氫性能的影響規(guī)律。通過對(duì)合金體系Mg4Sc1-xTix(x=0.3，0.5，0.8，1.0)的研究表明，改變Ti元素的含量對(duì)合金的結(jié)構(gòu)影響不大；吸氫測試表明，合金經(jīng)過高溫活化后，Sc含量越高，其儲(chǔ)氫量越大(x=0.7時(shí)的最大儲(chǔ)氫量為3.75wt％)。在高溫下的