機(jī)械球磨制備合金在不同溫度的吸氫動(dòng)力學(xué)曲線

機(jī)械球磨制備 2MgNi-xM (M=C,B; x=10%, 15%)合金在不同溫度的吸氫動(dòng)力學(xué)曲線

Fig.4.15 The kinetics curves of 2MgNi-xM (M=C, B; x=10%, 15%) at different temperature

1.2 1.6 2.0 2.4 2.8 3.2 3.6 4.0

0.01

0.1

1

10

 2MgNi-10%C

 2MgNi-15%C

 2MgNi-10%B

 2MgNi-15%B

(a)473K

rP

se

us

er

MPa(

)

H-Content(wt%)

2.0 2.2 2.4 2.6 2.8 3.0 3.2 3.4 3.6 3.8 4.0

0.01

0.1

1

10

 2MgNi-10%C

 2MgNi-15%C

 2MgNi-10%B

 2MgNi-15%B

(b)573K

泰立儀器成立于2005年，專業(yè)代理銷售工業(yè)無損檢測(cè)儀器，咨詢。

rP

se

us

er

MPa(

)

H-Content(wt%)

1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5

1E-3

0.01

0.1

1

10

 2MgNi-10%C

 2MgNi-15%C

 2MgNi-10%B

 2MgNi-15%B

resuPe(MPa)

H-Content(wt%)

(c)673K

M(

aP

M(

aP

 機(jī)械球磨法制備 2MgNi-xM (M=C,B; x=10%, 15%)合金在不同溫度的放氫 p-C-T 曲線

Fig.4.16 The desorbing p-C-T curves of 2MgNi-xM (M=C, B; x=10%, 15%) at different temperature

機(jī)械球磨制備 2MgNi-xM (M=C,B; x=10%, 15%)系列儲(chǔ)氫合金的吸放氫性能

Table 4.4 The absorption/desorption properties of 2MgNi-xM (M=C, B; x=10%, 15%) synthesized

by mechanical grinding at different temperature

溫度

T/K

樣品  吸氫完成時(shí)間 t/s 吸氫量/wt%

放氫剩余量

/wt%

放氫率

/％

473

2MgNi-10％C  3000  2.04  1.96  3.73

2MgNi-15％C  1800  1.41  1.34  5.11

2MgNi-10％B  4800  3.14  3.03  3.50

2MgNi-15％B  5400  2.71  2.63  2.95

573

2MgNi-10％C  4800  2.87  2.76  3.80

2MgNi-15％C  2100  1.65  1.52  8.40

2MgNi-10％B  4800  3.30  2.88  12.73

2MgNi-15％B  3600  2.93  2.78  5.12

673

2MgNi-10％C  4500  2.91  1.36  53.39

2MgNi-15％C  2100  2.10  1.47  30.02

2MgNi-10％B  1800  3.49  1.79  48.55

2MgNi-15％B  6000  3.37  1.70  49.55

 p-C-T 曲線與 DSC/TG 曲線結(jié)果存在偏差的原因分析

熱分析方法是利用熱學(xué)原理對(duì)物質(zhì)的物理性能或成分進(jìn)行分析的總稱。根據(jù)

熱分析協(xié)會(huì)（International Confederation for Thermal Analysis，縮寫 ICTA）對(duì)

熱分析法的定義：熱分析是在程序控制溫度下，測(cè)量物質(zhì)的物理性質(zhì)隨溫度變化

的一類技術(shù)。

差熱分析是以某種在一定實(shí)驗(yàn)溫度下不發(fā)生任何化學(xué)反應(yīng)和物理變化的穩(wěn)定

物質(zhì)(參比物)與等量的未知物在相同環(huán)境中等速變溫的情況下相比較，未知物的任

何化學(xué)和物理上的變化，與和它處于同一環(huán)境中的標(biāo)準(zhǔn)物的溫度相比較，都要出

現(xiàn)暫時(shí)的增高或降低。降低表現(xiàn)為吸熱反應(yīng)，增高表現(xiàn)為放熱反應(yīng)。

當(dāng)給予被測(cè)物和參比物同等熱量時(shí)，因二者對(duì)熱的性質(zhì)不同，其升溫情況必

然不同，通過測(cè)定二者的溫度差達(dá)到分析目的。以參比物與樣品間溫度差為縱座

標(biāo)，以溫度為橫座標(biāo)所得的曲線，稱為 DTA 曲線，如圖 4.17 所示。

在作差熱鑒定時(shí)，是將與參比物等量、等粒級(jí)的粉末狀樣品，分放在兩個(gè)坩

堝內(nèi)，坩堝的底部各與溫差熱電偶的兩個(gè)焊接點(diǎn)接觸，與兩坩堝的等距離等高處，

裝有測(cè)量加熱爐溫度的測(cè)溫?zé)犭娕?，它們的各自兩端都分別接入記錄儀的回路中。

在等速升溫過程中，溫度和時(shí)間是線性關(guān)系，即升溫的速度變化比較穩(wěn)定，  

便于準(zhǔn)確地確定樣品反應(yīng)變化時(shí)的溫度。由于不同的物質(zhì)反應(yīng)時(shí)產(chǎn)生的熱電勢(shì)的

大小和溫度不同，所以利用差熱法不但可以研究物質(zhì)的性質(zhì)，還可以根據(jù)這些性

質(zhì)來鑒別未知物質(zhì)。

物質(zhì)在溫度變化過程中，往往伴隨著微觀結(jié)構(gòu)和宏觀物理、化學(xué)等性質(zhì)的變

化，后兩者的變化通常與物質(zhì)的組成和微觀結(jié)構(gòu)相關(guān)聯(lián)。通過測(cè)量和分析物質(zhì)在

加熱或冷卻過程中的物理、化學(xué)性質(zhì)的變化，可以對(duì)物質(zhì)進(jìn)行定性、定量分析，

為我們進(jìn)行物質(zhì)鑒定，新材料的研究和開發(fā)提供熱性能數(shù)據(jù)和結(jié)構(gòu)信息。

 高聚物的典型 DTA 曲線。

1.玻璃化轉(zhuǎn)變；2.結(jié)晶峰；3.熔融峰；4.氧化放熱峰；5.分解.

The DTA curve of representative high polymer.

1. Glass transition; 2.Cystallization peak; 3.Melting peak;

4. Exothermic peak of oxidation; 5.Decomposition.

從 p-C-T 曲線至 DSC 和 TG 曲線說明的都是各合金加熱后放氫的結(jié)果，但是

明顯發(fā)現(xiàn)，同種合金在兩種不同的測(cè)試結(jié)果下的相關(guān)數(shù)據(jù)卻相差較大。這可能和

下面幾個(gè)原因有關(guān)：

①  p-C-T 曲線的測(cè)試溫度是固定的，相關(guān)的計(jì)算數(shù)值是在這樣的前提下才得

到的，而 DSC 和 TG 曲線則是在“室溫-500℃”的范圍內(nèi)持續(xù)加熱才得到了相應(yīng)的

結(jié)果；

②  p-C-T 曲線從吸氫到放氫都是在密閉的反應(yīng)室中進(jìn)行的，中間無需間隔，

所以可以避免中間過程中發(fā)生氧化等現(xiàn)象；而檢測(cè) DSC 和 TG 曲線的實(shí)驗(yàn)需要提

前預(yù)定，從吸完氫到放氫的過程中，中間有一段時(shí)間間隔，很難保證試樣不會(huì)發(fā)

生某些不穩(wěn)定氫化物分解或是被氧化等的現(xiàn)象，因而結(jié)果與 p-C-T 曲線的相比難

免不會(huì)出現(xiàn)偏差；

③  DSC 和 TG 曲線的影響因素較多，有些甚至是無法保證的。其中對(duì) TG 曲

線的影響因素包括：儀器、試樣、氣體密度、升溫速率、試樣用量等；對(duì) DSC 曲

線的影響因素包括：升溫速率、不同性質(zhì)的氣氛、坩堝大小及種類等。

④  p-C-T 曲線的測(cè)試是由自己操作完成的，所以人員所帶來的誤差相對(duì)較少，

而 DSC 和 TG 曲線是由不同的測(cè)試人員完成的，從每次的試樣用量、升溫速率到

通入的氣體總量都不能確保一致，因此由于人員操作而產(chǎn)生的誤差較大；

⑤  以 Ti 為例，DSC 分析的焓變數(shù)值與根據(jù) p-C-T 曲線計(jì)算的結(jié)果僅僅在具

體數(shù)值上有差異，但趨勢(shì)是一致的，均為：隨著 Ti 含量的增加，焓變值減小。

⑥  所有試樣的 TG 曲線在加熱后期均會(huì)有所升高，原因有多種，分別是：試

樣被氧化了；氫氣沒有及時(shí)排出去而再次發(fā)生了吸氫反應(yīng)；或是人為操作不當(dāng)而

引起的等等。 

泰立儀器成立于2005年，專業(yè)代理銷售工業(yè)無損檢測(cè)儀器，咨詢。