镁系储氢合金的复相改性分析

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1、Researchofmulti-phasedealingofMg-basedHydrogenStorageAlloysAThesisSubmittedtoChongqingUniversityinPartialFulfillmentoftheRequirementfortheDegreeofMasterofEngineeringByLinJiajingSupervisedbyAssociateProf.ChenYu-anMajor：MaterialsScienceandEngineeringCollegeofMaterialsScienceandEngineering,Cho

2、ngqingUniversity,Chongqing,ChinaMay2011重庆大学硕士学位论文中文摘要摘要镁系储氢合金有着价格低廉，储氢量大等优点，作为机载储氢材料有着广泛的应用前景，但其过高的氢分解温度，过慢的分解速度及易受空气和氧气的氧化等缺点制约着实际应用。本文选择添加B和C对镁系储氢合金进行改性研究。本文通过机械球磨制备出2MgNi-xB（x=0%，1%，5%，10%，15%）系列合金。球磨工艺确定为不锈钢罐，氩气作为保护气氛，转速600rpm，球料比20:1（10:1），球磨时间为12小时，每隔两个小时将合金置于充满氩气的真空手套箱中进行破碎处理以缓解合金的粘接

3、现象。然后对以此工艺制备的Mg2Ni添加不同含量的B/C进行表面复相球磨，工艺为玛瑙罐，氩气保护，转速600rpm，球料比20:1，球磨时间1小时。对制备的2MgNi-xB（x=0%，1%，5%，10%，15%）系列进行物相分析发现，合金仍然含有相当量的Ni，说明12小时的球磨时间不足以令单质镍完全消耗。对合金进行气态储氢性能测试后发现，2MgNi-5%B试样的综合性能最好。所有含B试样的吸氢量均比Mg2Ni高，但由于Mg3Ni20B6并非吸氢相，因此吸氢量随着B含量的增加而下降。400℃下，2MgNi-5%B试样的吸氢速率为众多试样中最高，仅需180秒就能完成吸氢，而Mg2

4、Ni完成吸氢则需要300秒，并且吸氢量并不如2MgNi-5%B试样高。所有试样都在400℃下才有明显放氢平台。Mg2Ni的放氢平台较宽，但2MgNi-xB（x=1%，5%，10%，15%）系列合金的放氢平台则相对平台，并明显较高，大约高0.2个大气压。本文将合金成分固定为2MgNi-5%B，将球料比下调至10:1，观察合成效果的变化。X射线衍射结果表明，同为12小时的球磨时间下，合金中仍然残留少量的Mg，并且没生成Mg3Ni20B6。但经气态储氢性能测试则发现，试样的储氢性能并没下降，吸氢速率及放氢平台压相当，并且吸氢量略有提升。添加不同含量的B对Mg2Ni进行表面复相改性。

5、实验结果表明，B作为表面复相改性的添加元素对Mg2Ni的储氢性能改善不大，除了吸氢速率没太大变化外，吸氢量、放氢量、及放氢平台压均有所下降，因此B并不适宜作为表面复相改性的添加元素。添加不同含量的C对Mg2Ni进行表面复相改性。实验结果表明，添加5%C能显著提升Mg2Ni的吸氢量及吸氢速率，并提高放氢平台压。而其它添加量的试样则改善效果不明显。关键词：镁系储氢合金，机械球磨，复相改性，气态储氢性能I重庆大学硕士学位论文英文摘要ABSTRACTWiththeadvantagesoflowpriceandhighcapacityofhydrogenstorage,Mg-based

6、hydrogenstoragealloysstandaspromisingcandidateforcompetitivehydrogenstorageforon-boardapplications.Buttheinherencedisadvantages,suchasthehightemperatureofhydridedecomposition,slowabsorption/desorptionkineticsandahighreactivitywithairandoxygen,hindertheapplicationoftheMg-basehydrogenstoragea

7、lloys.Inthisthesis,boronandcarbonwaschosenastheadditionelementofmulti-phasedealingforthepropertymodificationofMg-basedhydrogenstoragealloys.2MgNi-xB（x=0%,1%,5%,10%,15%）seriesalloysweresynthesizedbymechanicalgrinding.Themechanicalgrindingwascarriedoutinap