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作为最有开发前景的储氢材料之一,镁基储氢合金具有储氢量高、密度小、资源丰富、价格低廉等一系列优点,也存在着吸放氢反应的热力学和动力学性能差等缺点。本文通过机械合金化法制备了Mg2Cu合金,并以此合金为基础,添加重量比为5%的单质或者氧化物,采用机械球磨的方法对合金进行表面复相改性;感应熔炼法制备了Mg2CuxNi1-x(x=0,0.2,0.4)合金,采用机械球磨的方法对合金进行表面复相改性。通过X射线衍射测试、组织形貌观察、气态储氢性能测试,研究合金在改性前后的相结构、储氢性能。论文还针对机械合金化法进行了制备工艺方面的研究。
机械合金化工艺的探索表明,采取过程控制步骤可加快机械合金化的进程。其最优工艺参数为:不锈钢罐球磨,球磨气氛为Ar气,球磨机转速600rpm,球料比20∶1,球磨每隔2h在充Ar气的真空手套箱中将罐中的结块粉碎,再继续球磨。采用此工艺,Mg、Cu单质粉末在球磨8h后完全形成合金。
Mg2Cu+5%x合金表面复相球磨处理的研究表明:球磨工艺宜使用玛瑙罐球磨,球磨气氛为Ar气,转速600rpm,球料比10∶1,时间为lh;表面复相改性后,使合金综合性能得以改善的添加物,在200℃时为Cr2O3和Fe3O4,300℃时为C,400℃时为Co和Ni;Co和Ni能够有效提高合金的活性,C能够有效提高合金的储氢量。
感应熔炼法制备Mg2CuxNi1-x(x=0,0.2,0.4)合金的研究表明:感应熔炼法制得的合金是一种复合相合金;Mg2Ni合金和MgCu0.4=Ni0.6合金中主相都是Mg2Ni相,在Mg2Cu0.2Ni0.8合金中主相为Mg2Cu相;Mg2Cu0.2Ni08合金的吸氢速率、吸氢量等储氢性能均比Mg2Cu0.4Ni0.6的好。
感应熔炼法制备的Mg2CuxNi1-x合金经过复相球磨的研究表明:使用玛瑙罐、Ar气氛围、转速400rpm、球料比20∶1、球磨时间6h的工艺参数下,合金粉末的物相未改变,粉末尺寸变小,对比球磨前的吸放氢性能有较明显的改善,表现为吸氢速率增大,放氢温度降低。