鎂鋁系儲氫合金的制備及改性研究.pdf

1、鎂鋁系儲氫合金的制備及改性研究重慶大學(xué)碩士學(xué)位論文（學(xué)術(shù)學(xué)位）學(xué)生姓名：吳沖指導(dǎo)教師：陳玉安教授專業(yè)：材料科學(xué)與工程學(xué)科門類：工學(xué)重慶大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院二O一四年五月重慶大學(xué)碩士學(xué)位論文中文摘要I摘要MgAl系儲氫合金中的Mg和Al都是儲量豐富，價格低廉的元素，由這兩種組元組成的Mg17Al12合金具有較高的儲氫量，其理論儲氫容量為4.4wt%。但是其較低的吸放氫性能制約了它的實際應(yīng)用。本文通過機(jī)械合金化和微波燒結(jié)工藝制備合金并對合

2、金進(jìn)行改性研究。本文通過機(jī)械合金化法制備Mg17Al12x%Mg(x=1020304050)合金。制備工藝為：氬氣保護(hù)，不銹鋼罐，轉(zhuǎn)速600rpm，球料比20：1，制備時間12小時，每隔兩個小時將合金置于充滿氬氣的手套箱中進(jìn)行破碎處理以緩解合金的粘結(jié)現(xiàn)象。并用同樣的工藝制備Mg17Al12x%Cu（x=1，5，10，15）和Mg17Al12x%Ni（x=1，5，10，15）合金。對制備的Mg17Al12x%Mg(x=1020304050

3、)合金進(jìn)行物相分析發(fā)現(xiàn)，Mg17Al1210%Mg的合金僅由Mg17Al12組成，其余合金則由Mg17Al12和Mg組成。對制備的Mg17Al12x%Cu（x=1，5，10，15）和Mg17Al12x%Ni（x=1，5，10，15）合金進(jìn)行物相分析和儲氫性能分析發(fā)現(xiàn)。兩類合金中均有很多中間相生成，Mg17Al12x%Cu（x=1，5，10，15）合金中主要有Mg32Al47Cu7、Al6CuMg4和Al7Cu3Mg6等相，Mg17Al1

4、2x%Ni（x=1，5，10，15）合金中主要有Al3Ni和Al4Ni3等相生成。這些相的存在消耗了反應(yīng)物，對吸放氫性能產(chǎn)生了不同程度的影響。在采用機(jī)械合金化法制備的Mg17Al12x%Cu（x=1，5，10，15）系列合金中，添加的Cu以單質(zhì)形式對合金起到了主要的改性作用。當(dāng)Cu添加量為5%時，合金具有最好的吸放氫性能，吸氫量為3.89wt%，放氫率為80.46%，從1.4MPa開始出現(xiàn)大量放氫現(xiàn)象。在采用機(jī)械合金化法制備的Mg17A

5、l12x%Ni（x=1，5，10，15）系列合金中，添加的Ni以Al3Ni形式對合金起到了主要的改性作用。當(dāng)Ni添加量為5%時，合金具有最好的吸放氫性能，吸氫量為3.14wt%，放氫率為96.50%，放氫平臺在1.5MPa左右。采用微波燒結(jié)法制備不同工藝條件下的Mg17Al12合金，測試吸放氫性能的結(jié)果顯示，微波燒結(jié)爐功率為4kw，燒結(jié)時間為30min時，合金能夠獲得最好的性能，在350℃下吸氫90min，吸氫量達(dá)到3.83wt%，放氫