论文部分内容阅读
燃烧合成方法在Mg2Ni储氢合金的制备中显示出了独特的优越性。然而,由于燃烧合成方法本身反应过程迅速难以控制、合成温度高以及Mg-Ni独特的体系,对其反应过程及结构形成机理知之甚少。因此,研究自蔓延燃烧合成Mg2Ni的机理,无论从SHS方法本身的完善还是从Mg2Ni合金的广泛应用来讲都具有重要意义。 本文针对Mg-Ni弱放热反应体系从热力学及结构动力学两方面进行了较为全面的研究。通过对理想状态下反应绝热温度的计算,明确了体系的预热温度与反应绝热温度及产物熔化率的关系。 采用自蔓延及热爆两种燃烧模式制备了Mg2Ni储氢合金,并对其反应过程进行了比较,明确了两种模式制备Mg2Ni的不同工艺要求。探讨了热爆反应制备Mg2Ni的不同工艺参数对产物相组成及组织形貌的影响,主要包括预热温度、预热速度、压坯压力、Mg粉粒度、保温时间及稀释剂等。总结了燃烧合成制备Mg2Ni的参数优化方案。通过对热爆反应模式下的特征点分析,证实在较低温度下,Mg-Ni体系存在固-固反应,且反应的程度随预热速度的降低而增大。 采用添加引燃剂(Al-Ti-C)的方法,利用柱体钢模具成功淬熄了自蔓延燃烧合成Mg2Ni的反应,得到了不同反应程度的产物微区形貌。对不同淬熄区的产物进行XRD分析表明,反应直接得到Mg2Ni而并没有中间产物生成。结合SEM及EDS分析,燃烧合成Mg2Ni分为以下几个过程:(ⅰ) 预热阶段的固.固反应过程;(ⅱ) 燃烧阶段的液相反应过程;(ⅲ) 燃烧完成阶段的产物冷却结晶过程;(ⅳ) 保温阶段的成分均匀化过程。 结合特征点分析及燃烧波淬熄法,提出了燃烧合成Mg2Ni反应遵循固相扩散-溶解析出机制。在较低温度下Mg、Ni颗粒间首先发生固态扩散燃烧反应,其放出的热使Mg颗粒熔化从而引发了随后的液相燃烧发应,Mg2Ni颗粒是从共晶组织中逐渐析出并长大的。值得注意的是这种反应机制对于自蔓延及热爆两种燃烧模式合成Mg2Ni均适用。