[发明专利]一种改善Mg-Y-Zn合金储氢性能的方法

说明书

本发明提供了一种改善Mg‑Y‑Zn合金储氢性能的方法，其具体过程为：首先采用半连续铸造法制备出铸态Mg‑9.1Y‑1.8Zn合金，然后将其均匀化处理后进行热挤压，进而得到挤压棒材，再在室温下对挤压棒材进行旋锻处理，得到旋锻态Mg‑9.1Y‑1.8Zn合金。在340℃下，铸态和旋锻态合金的吸氢速率和吸放氢容量相似，但旋锻态合金脱氢速率略快于铸态和挤压态样品；在360℃下，相对于铸态和挤压态合金而言，旋锻态合金表现出优异的吸放氢速率和较大的吸放氢容量。本发明采用旋锻技术对Mg‑9.1Y‑1.8Zn合金进行剧烈塑性变形，制备出大量镁纳米晶，合金晶粒明显细化、界面增多，氢更易在镁基体中扩散与吸收，进而改善了合金的储氢性能。该方法操作简单、成本低，在大批量制备纳米级储氢镁合金方面具有广泛的应用前景。

技术领域

本发明涉及金属储氢材料领域，具体涉及一种改善Mg-Y-Zn合金储氢性能的方法。

背景技术

随着工业生产的不断发展，人们对化石能源的需求日益增加，而化石能源作为不可再生能源，终将被消耗殆尽，故此，可再生能源的开发与利用已迫在眉睫。氢能具有能量密度大、零碳排、低成本等优点，能够作为一种绿色、高效且可持续发展的新型能源，其既有望于解决能源枯竭所面临的危机，又可助于改善环境污染所带来的问题。因此，氢能的开发利用已成为目前研究的热点。而氢能是否能被安全且高效地利用的关键在于氢气的储存技术。目前，固态储氢技术相较于气态、液态储氢而言具有安全性好、成本低等优点。而在固态储氢中，镁基储氢合金因其储氢量高、质量轻、价格低廉等优点而成为重点研究的对象。但镁基储氢合金存在吸放氢时所要求的条件苛刻且速率慢，吸放氢循环稳定性较差等缺点，进而限制了其实际的应用。

通过剧烈塑性变形可改善稀土镁合金的储氢性能。目前，高压扭转(HPT)和等径角挤压变形(ECAP)是研究最热最多的两种剧烈塑性变形方法。研究结果表明，HPT和ECAP可使镁合金晶粒细化，以达到纳米级(ECAP很少到纳米级)，从而使合金的界面增多，使氢更易在镁基体中扩散与吸收。但是，HPT和ECAP细化晶粒至纳米级所要求的条件苛刻，且所制得的纳米级镁合金的产量较少，难以适用实际的应用。而旋锻技术可较好的解决这一问题，能够较好的使合金晶粒细化到纳米级，且大批量的制备出纳米级镁合金。因此，结合旋锻技术不乏是一种改善Mg-Y-Zn合金储氢性能的有效方法。

然而关于这方面的研究鲜有报道，并无研究人员关注结合旋锻技术对Mg-Y-Zn合金储氢性能的影响。

发明内容

本发明的目的在于提供一种通过旋锻技术制备出纳米级Mg-Y-Zn合金，从而改善其储氢性能的方法。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

1.将纯镁、纯锌和中间合金Mg-30％Y(wt％)按照一定的比例进行熔炼；

2.采用半连续铸造法制备出铸态Mg-9.1Y-1.8Zn合金，然后将其均匀化处理后进行热挤压，进而得到挤压棒材，再在室温下对挤压棒材进行旋锻处理，得到旋锻态Mg-9.1Y-1.8Zn合金。

3.在去除铸态、挤压态、旋锻态合金表面氧化层后，用金刚石锉刀对其进行锉削，所得的三种不同的切屑进行过筛处理后，得到储氢合金粉末样品。

4.在400℃下，分别对铸态、挤压态、旋锻态粉末合金进行活化试验，活化次数为五次，直至完全活化。

5.在340℃、360℃下，分别对铸态、挤压态、旋锻态活化后的粉末样品进行等温吸放氢测试。

本发明与现有技术相比较具有以下优点：

(1)采用旋锻技术对Mg-9.1Y-1.8Zn合金进行剧烈塑性变形，从而制备出大量镁纳米晶，使合金晶粒明显细化、界面增多，氢更易在镁基体中扩散与吸收，进而改善合金的储氢性能。

(2)本发明使用的原材料含量丰富，容易获得,且价格便宜；

(3)制备工艺简单，操作方便，制备成本低，在制备大批量的纳米级储氢镁合金方面具有广泛的应用前景。

附图说明