機械球磨制備鎂基儲氫合金研究.pdf

1、本文首先對各種儲氫合金的研究開發(fā)狀況進行了全面評述，進而確定以鎂基儲氫材料為研究對象，分別以行星球磨和高速振動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球磨合金結(jié)構(gòu)及儲氫性能的影響規(guī)律，分析了合金結(jié)構(gòu)和儲氫性

2、能之間的關(guān)系，得出以下主要研究結(jié)果：
　　 對于MgxTi100-x(x=35，50，65，80)二元合金，行星球磨制備時，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，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，同時有單質(zhì)Ti存在。振動球磨制備時，x=80，65時板結(jié)現(xiàn)象嚴重，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時球磨產(chǎn)物顆粒尺寸不均勻(1～25μm)，x=35時顆粒尺寸相對均勻，在5μ m以下；鎂含量較高時，易于形成納米晶或非晶，鎂含量低時，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)出較差的吸氫動力學性能和吸氫容量。而具有體心立方(BCC)

4、結(jié)構(gòu)的Mg35Ti65合金在300℃時，即有良好的吸氫容量(3.88wt％)和較快的吸氫速率，吸氫4分鐘幾乎達到飽和；同時，具有體心立方(BCC)結(jié)構(gòu)的Mg35Ti65合金在200℃吸氫2小時后，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。進而研究了不同的Ti元素替代含量對合金結(jié)構(gòu)及儲氫性能的影響規(guī)律。通過對合金體系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，其儲氫量越大(x=0.7時的最大儲氫量為3.75wt％)。在高溫下的