机械球磨制备镁基储氢合金研究

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1、硕十学位论文摘要本文首先对各种储氢合金的研究开发状况进行了全面评述，进而确定以镁基储氢材料为研究对象，分别以行星球磨和高速振动球磨的方法制备二元合金Mg丹100略(x=35，50，65，80)及三元合金M94Scl一xTi，(x=O．3，0．5，0．8，1)和测试其储氢性能为目的，借助于x射线衍射、扫描电镜、透射电镜、TG／DSC等手段，着重从球磨制备工艺和成分上研究了不同球磨工艺和成分变化对球磨合金结构及储氢性能的影响规律，分析了合金结构和储氢性能之间的关系，得出以下主要研究结果：对于Mg。Til∞唬(x=35，50，65，80)二元合金，行星球磨制备时，球磨过程中都有板结现

2、象出现。XRD图谱显示在x=80，65时，得到了具有密排六方(HCP)和面心立方(FCC)结构的产物；x=50，35，可以得到体心立方(BCC)结构的合金，同时有单质Ti存在。振动球磨制备时，x=80，65时板结现象严重，球磨产物为密排六方(HCP)和面心立方(FCC)混合相，也有单质；x-50，35时板结现象缓解，分别得到了单一的面心立方(FCC)相和体心立方(BCC)相。合金的微观组织结构显示，x--80、65、50时球磨产物颗粒尺寸不均匀(1以51．tm)，x=35时颗粒尺寸相对均匀，在5um以下；镁含量较高时，易于形成纳米晶或非晶，镁含量低时，则可得到单晶。吸氢测试表明

3、，具有密排六方(HCP)和面心立方(FCC)结构的合金在300℃以下表现出较差的吸氢动力学性能和吸氢容量。而具有体心立方(BCC)结构的Mga5Ti65合金在300℃时，即有良好的吸氢容量(3．88wt％)和较快的吸氢速率，吸氢4分钟几乎达到饱和；同时，具有体心立方(BCC)结构的Mga5T'lIs5合金在200*(2吸氢2小时后，依然保持结构不变，晶格常数变大；300℃吸氢后，除了有Mg-Ti．H的FCC结构外，还有MgH2和TiH2出现，即合金的体心立方(BCC)结构在300℃时开始分解。通过行星球磨的方法合成M94Sc，并采用不同元素m，Y，A1)部分代替Mg或Sc元素。

4、球磨时都有板结现象。根据吸氢测试发现，加入Ti元素的组分，在300℃的吸氢性能最佳，加入～元素的效果最差。进而研究了不同的Ti元素替代含量对合金结构及储氢性能的影响规律。通过对合金体系M94Scl_xTi。(x=0．3，0．5，0．8，1．0)的研究表明，改变砸元素的含量对合金的结构影响不大；吸氢测试表明，合金经过高温活化后，Sc含量越高，其储氢量越大(x=0．7时的最大储氢量为3．75wt％)。在高温下的可逆吸放氢性能比Mg．Ti二元合金优越。关键词：机械球磨；镁基合金；体心立方结构；面心立方结构；储氢性能机械球磨制备镁基储氧合金研究AbstractInthispaper，p

5、reviousresearchworksonsortsofhydrogenstoragealloyshavebeenextensivelyreviewed．AndthenMg·basedhydrogenstoragematerialsweresleetedasthesubjectforstudy．ThepurposewastopreparetheMg-TibinaryalloysandtheMg-Sc‘Titernaryalloysandanalysedthehydrogenstorageproperties．TheemphasesWasputonanalysingtheinf

6、luenceofcompositionandtheball-millingtechnologicalparameterforthealloystructure，fmdouttherelationsbetweenthestructureandthehydrogenstoragepropertiesbymeansofX-raydiffraction，ScanningElectronMicroscopy，TransmissionElectronMicroscopy，TG／DSCandothermeansofdifferenttechniques．TheMgxTiloo-x(x=35，

7、50，65，80)alloyswerepreparedbyplanetaryballmillingandhigh—speedvibratoryballmillingunderdifferentballmillingconditions．InthePlanetarybalimillingprocess，thepowderWasfelttogetherseriously．TheXRDpatternsshowedthatsimplesubstanceexists，meanwhiletheHCPan