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本文主要通过机械合金化的方法制备了以镁钛为基础的新型多元合金,对其PCT性能、空间结构、热力学性能和吸氢速率等性能进行了研究,并通过元素掺杂、改变掺杂元素、调整合金配比、改变球磨时间以及转速等方法改善合金的综合储氢性能。
研究表明Mg60Ti30CrxMn10-x(X=1,2,3)系列合金中氢化物的主要二元相为MgH2和TiH2,该系列合金的最大吸氢量为3.65%,配比为X=2,球磨时间为40小时,测试温度为673K。此类合金的吸氢动力学性能很好,在200秒左右即可吸氢达到90%的饱和状态,可见加入的Cr元素和Mn元素可以提高合金的吸氢速率。随着球磨时间的增加,样品的吸氢量会减小,合金氢化物的释氢率会增大,滞后效应会先增大后减小,氢化物的稳定性逐渐增强,氢化物分解的趋势逐渐减弱。升高温度可以使合金吸氢量变大,滞后效应减小。X值增大即Cr元素多,合金吸氢量减小,吸放氢平台降低,释氢量增加,金属氢化物稳定性减弱,放氢容易。
球磨150小时MgxTi70-xNi25Co5(X=30,40,50,60)系列合金氢化物的主相有TiH2,Mg2NiH4,单质相有Mg,Ti,Ni,Co。球磨时间增加到200小时,合金氢化物相增多,MgxTi7o-xNi25C05(X=30,40,50,60)系列合金氢化物的主相有CoMg2H5,Mg2Ni0.9Co0.1H4,TiH2,非氢化物主相有Co0.15Ni0.85Ti和Ni。随着球磨时间的增加,样品最大吸氢量先增加后减少,吸放氢平台也是先升高后降低,滞后效应先减小,后增大,样品吸氢速率先减小后增大,氢化物的稳定性先增强,后减弱。球磨150h及以前样品的吸氢量随镁含量增加而增加,球磨150h以后,样品吸氢量先减小,后增加。随着镁含量增加,样品的滞后效应增加,放氢平台先降低后升高,样品吸氢量先减小,后增加。此系列样品中x=60,温度为573K,球磨时间为lOOh的样品吸氢量最大,为1.496%。
球磨100hMgxTil00-xCr3Ni3(X=40,50,60,70)系列合金中,随着X值的增加,金属氢化物的稳定性逐渐增强,氢化物分解反应发生的趋势降低,吸放氢平台先降低后升高,滞后效应增大,样品的吸氢速率逐渐减小,释氢率先增大后减小。样品的吸氢量为X=40温度为573K的时候最大,是2.91%。升高温度可以使样品的最大吸氢量增加,滞后效应降低,但是吸放氢平台也会升高。