Mg-Ni合金高壓處理對其儲氫性能的影響及機制分析.pdf

1、Mg基儲氫合金具有儲氫量大、自重輕、資源豐富等優(yōu)點，近年來成為最具發(fā)展?jié)摿Φ膬洳牧现?。然而，由于其具有較高吸/放氫溫度和較差的吸/放動力學(xué)性能等缺點，限制了其實際應(yīng)用范圍。研究發(fā)現(xiàn)，高壓可以誘導(dǎo)晶體結(jié)構(gòu)發(fā)生相轉(zhuǎn)變并且形成具有新的組織結(jié)構(gòu)的材料。本文根據(jù)Mg-Ni二元合金相圖，采用真空感應(yīng)熔煉技術(shù)和超高壓處理技術(shù)制備了Mg-5Ni（wt.％，后面給出的所有都為質(zhì)量分?jǐn)?shù)）合金。通過光學(xué)顯微鏡、X射線衍射儀、掃描電子顯微鏡以及儲氫性能測試

2、等手段，對合金的相結(jié)構(gòu)和儲氫性能進(jìn)行了系統(tǒng)地研究，深入探討了Mg-Ni基多相合金相組成以及枝晶組織對儲氫性能的影響。
　　對超高壓Mg-5Ni合金的研究表明，常規(guī)鑄態(tài)Mg-5Ni合金由Mg、Mg2Ni相組成，超高壓Mg-5Ni合金包含Mg、Mg2Ni和Mg6Ni相。而且，超高壓1600℃處理下的合金具有比鑄態(tài)合金更為均勻的顯微組織。超高壓Mg-5Ni合金和鑄態(tài)合金可逆儲氫容量和平臺壓是相近的，說明該超高壓處理幾乎不影響Mg-5Ni

3、合金的熱力學(xué)性質(zhì)；超高壓1600℃處理的Mg-5Ni合金初始放氫溫度比鑄態(tài)合金低了21℃。此外，超高壓1600℃處理的合金更易活化，循環(huán)吸放氫后結(jié)構(gòu)更穩(wěn)定，且具有更快的放氫動力學(xué)。動力學(xué)性能的改善是因為均勻的Mg2Ni相分布所產(chǎn)生的相界為氫的擴散提供了更多通道，而且枝晶內(nèi)部存在大量的{11-20}晶面，給氫原子在晶體內(nèi)部遷移創(chuàng)造了便利的條件。良好的循環(huán)穩(wěn)定性是因為超高壓處理后產(chǎn)生的大量均勻的網(wǎng)狀樹枝晶消除了在吸/放氫過程中產(chǎn)生的集中應(yīng)力