南京工业大学研究生信息检索大作业.doc

材研2517 张芙蓉 文献检索大作业 Page  PAGE 17 of  NUMPAGES 17 南 京 工 业 大 学 研 究 生 信 息 检 索 大 作 业 课题：La-Mg-Ni型储氢合金的制备与性能研究 导师：马立群 导师签名： 学号：材研2517 姓名：张芙蓉 任课教师：冯 新 E-mail： HYPERLINK mailto:furong0370@ furong0370@ 手机2006年6月 La-Mg-Ni型储氢合金的制备与性能研究 一、课题背景及目的 从20世纪70年代开始，世界能源消耗中，原油已取代煤而占首位，天然气也在逐渐取代煤和煤气的位置。我国煤的储量丰富，能源中仍以煤为主，占70％以上，而石油不到20％。全球化石类能源的预测储量，就石油而言，1991年探明的储量为1350亿吨，而1990～2020年的消耗量是1000亿吨。这样，化石能源中的石油很快就会耗尽。随着化石能源的日益枯竭和其所造成的环境污染，寻找能替代传统碳氢化合物的新能源已成为世界各国科学家重要研究课题。氢能源就是一种理想的二次能源。氢能是指以氢及同位素为主导的反应中或在状态变化在过程中所释放的能量。氢气的燃烧能量密度值很高，燃烧后生成水，具有零污染特点，因此对于氢的开发和利用已成为很重要的课题。因此针对氢的廉价制取、存储与输送的研究是当前的科学热点之一。储氢材料因为能可逆吸收和放出氢气，是氢气能够顺利在生产生活中应用的重要环节。 氢几乎可以同周期表中各种元素反应，生成氢化物或氢化合物，当氢与ⅢB～ⅤB族的过渡金属化合而形成金属氢化物时，氢的特性介于H-与H+之间，形成氢原子进入母体金属晶格内的间隙型化合物。如Sc～Ac族，这些元素在300℃时都同氢反应生成化学式为MHx（x3）的氢化物。反应时吸收大量的氢，同时放出大量的热。但只有那些能在温和条件下大量可逆的吸收和释放氢的金属或合金才能做储氢材料用。金属基储氢材料具有较高的储氢能力[1-2]，按储氢合金的主要元素种类可:分为：稀土系AB5型、钙系、钛系AB型、锆系AB2型、镁系A2B型等。其中A是指可与氢形成稳定氢化物的放热型金属（La、Ce、Ti、Mg等）；B是指难于氢形成氢化物但具有氢催化活性的吸热型金属（Ni、Co、Mn、Al等）。Mg2Ni、LaNi5都具有较好的储氢能力，Mg2Ni的储氢量可达3.62(wt)%。但镁基储氢材料的吸放氢温度高，动力学性能差。为改善镁基储氢材料的吸放氢性能，采用机械合金化方法制备复合储氢合金以及添加第三种元素组成三元相是很有效的方法。而LaNi5型储氢合金吸放氢动力学性能好，但存在密度大、储氢量低等缺陷，因此将两者结合制备三元相La-Mg-Ni合金，可望获得综合性能较好的储氢合金。 各种类型的合金有不同的制取方法，，其中包括高频感应熔炼法、电弧熔炼法、熔体急冷法、气体雾化法、机械合金化法（MA、MG法）、还原扩散法、燃烧法、粉末烧结法等。 机械合金化(MA）或机械磨碎法（MG）是20 世纪60年代末由J.C.Benjamin发展起来的一种制备合金粉末的技术。其过程是用具有很大动能的磨球，将不同粉末重复地挤压变形，经断裂、焊合，再挤压变形成中间复合体。这种复合体在机械力的不断作用下，不断的产生新生原子面，并使形成的层状结构不断细化，从而缩短了固态粒子间的相互扩散距离，加速合金化过程。由于原子间相互扩散，原子颗粒的特性逐步消失，直到最后形成均匀的亚稳结构。 机械合金化一般在高能球磨机中进行，在合金化过程中，为了防止新生的原子面发生氧化，需在保护性气氛下进行。保护气一般用氩气或氦气。同时为了防止金属粉末之间、粉末与磨球及容器壁间的粘连，一般还需加入庚烷等。球磨时容易产生热量，因此球磨桶壁应采用冷却水循环。 这种方法显然与传统方法不同，它不用任何加热手段，只是利用机械能，在远低于材料熔点的温度下由固相反应制取合金。但它又不同于普通的固相反应过程，因为在机械研磨过程中合金产生大量的应变、缺陷等，对于那些熔点相差很大，或者密度相差很大的元素，它比熔炼法具有更独特的优点。 机械合金化的特点： （1）可制取熔点或者密度相差很大的金属的合金，如Mg-Ni、Mg-Ti、Mg-Co、Mg-Nb等系列合金。镁的熔点为651℃，相对密度为1.74，而其他几种金属的熔点都在1450℃以上，相对密度均在8以上(除Ti以外，Ti的相对密度也在4.51)，熔点和相对密度相差如此之大的2种以上的金属是很难用常规的高温熔炼制备的，而机械合金化在常温下进行，不受熔点和相对密度的限制。 （2）机械合金化生