烟煤粘结纳米镁基储氢材料的制备及吸放氢性能

以Mg、烟煤和碳化无烟煤为原料,经H2反应球磨、热处理制备了烟煤粘结的纳米镁基储氢材料,研究了储氢材料结构及吸放氢性能,并计算了材料的吸氢动力学参数。结果表明,在600℃热处理时材料中的Mg容易与煤中的C发生反应生成Mg2C3;添加15%(质量分数)烟煤,经500℃热处理能有效粘结纳米Mg颗粒,且未见Mg2C3生成。储氢材料的吸氢速率随温度升高而增大,在2MPa H2下吸氢量在350℃达到最大值,约3.77%(质量分数),在400℃时吸氢量略有下降。根据Arrhenius公式得出储氢材料在300~350℃下吸氢的一级反应表观活化能为56.6kJ/mol H2。用TPD测定了储氢材料的放氢温度,表明材料在250℃开始放氢,388℃时达到放氢高峰。储氢材料中的C可结合少量H,该类H在加热时会以CH4等烃的形式释放出来。     

储氢材料67Mg29C3Ni1Al的放氢动力学研究

采用氢气反应球磨法,将煤基微晶碳及少量Ni和Al添加到镁粉中在1MPa氢气中球磨3h制得储氢材料67Mg29C3Ni1Al.放氢测试结果表明,温度越高,放氢速度越快,放氢量越大,数据拟舍得出放氢反应为表观一级反应.根据阿伦尼乌斯方程计算得出,在300～350℃范围内,放氢反应表观活化能为(138.0±6)kJ/mol.与储氢材料70Mg30C及纯MgH2相比,微晶碳和催化剂Ni、Al缩短了储氢材料的放氢时间,加快了放氢速度,提高了放氢量,降低了表观活化能,放氢动力学性能得到了改善.     

烟煤粘结纳米镁基储氢材料的制备及吸放氢性能

以Mg、烟煤和碳化无烟煤为原料,经H2反应球磨、热处理制备了烟煤粘结的纳米镁基储氢材料,研究了储氢材料结构及吸放氢性能,并计算了材料的吸氢动力学参数。结果表明,在600℃热处理时材料中的Mg容易与煤中的C发生反应生成Mg2C3;添加15%(质量分数)烟煤、经500℃热处理能有效粘结纳米Mg颗粒,且未见Mg2C3生成。储氢材料的吸氢速率随温度升高而增大,在2MPaH2下吸氢量在350℃达到最大值,约3.77%(质量分数),在400℃时吸氢量略有下降。根据Arrhenius公式,得出储氢材料在300~350℃下吸氢的一级反应表观活化能为56.6kJ/molH2。用TPD测定了储氢材料的放氢温度,表明材料在250℃开始放氢,388℃时达到放氢高峰。储氢材料中的C可结合少量H,该类H在加热时会以CH4等烃的形式释放出来。     

铝对镁碳储氢材料性能的影响

在球磨法制备镁碳储氢材料的过程中添加铝,制备了储氢材料50Mg40C10Al.用透射电子显微镜、X射线衍射和差示扫描量热分析对储氢材料的粒度、结构和教氢温度进行了测定.结果表明,球磨过程中铝不储氢;添加铝能提高铗碳储氢材料的储氢密度并降低其放氢温度,50Mg40C10Al的储氢密度达5.82%(质量分数),初始放氢温度为227.4℃.     

Li以及Li化合物的添加对17Mg/12Al复合材料储氢性能影响的研究

通过粉末烧结制备17Mg/12Al复合材料,然后再添加Li,LiH以及LiAlH_4混合球磨制备17Mg/12Al+10M(M=0,Li,LiH,LiAlH_4)复合材料。经研究发现,烧结后的17Mg/12Al复合储氢材料主要由Mg17Al12和Mg2Al3组成,经过20h机械球磨后,Mg17Al12和Mg2Al3转变为具有FCC结构的Mg-Al固溶体。Li以及Li化合物的添加能提高Mg-Al固溶体的储氢容量和改善Mg-Al固溶体的热力学性能,如17Mg/12Al复合材料的储氢容量为1.73%(质量分数),添加Li以及Li化合物后,17Mg/12Al+10M(M=Li,LiH,LiAlH_4)的吸氢量则分别上升到2.23%,2.36%和1.81%(质量分数),且脱氢活化能从194.5kJ/mol分别降低到172.8,146.3和155.4kJ/mol。     

球磨时间对镁碳复合储氢材料结构和性能的影响

采用氢气气氛中高能球磨反应法,制备了40Mg60C镁碳复合储氢材料,研究了球磨时间对材料粒度、晶体结构和放氢性能的影响.结果表明,球磨2h材料的粒度即可达纳米级,约10～20nm,球磨时间再延长,材料团聚程度加重;球磨2h的材料为纳米晶和非晶结构,当球磨时间增加到4h时,材料几乎成为非晶结构;球磨时间4h时,材料储氢量已趋于饱和,最大放氢量为3.15%(质量分数);材料放氢温度随球磨时间的增加而降低,球磨5h材料的初始放氢温度和放氢峰温降为275.18和314.94℃.     

反应球磨法制备镁/碳纳米复合储氢材料

将无烟煤进行脱灰和碳化,制备微晶碳, 再将微晶碳和铝添加到镁中,用氢气反应球磨法制取镁/碳纳米复合储氢材料.用透射电子显微镜、选区电子衍射、X射线衍射和差示扫描量热分析对储氢材料的粒度、晶体结构和放氢温度进行了测定.结果表明,微晶碳是镁粉的高效助磨剂,添加40%(质量分数)的微晶碳,球磨3h,即可将镁磨至20～40nm;添加微晶碳和铝能降低储氢材料的放氢温度;微晶碳具有类似石墨结构,较易磨至纳米级,层片之间能够储氢.     

机械合金化制备的Mg-Al-Ni系储氢合金及其性能

在机械合金化的过程中不断增加球料比,在24h内制得性能较好的Mg-Al-Ni系储氢材料.用P-C-T曲线测试仪进行测试,并利用X射线衍射和扫描电镜对材料吸放氢前后的变化进行了表征.研究表明,Mg1.8Al0.2Ni合金的吸氢相为Mg2Ni和由Mg、Al、Ni元素组成三元化合物.球磨26h Mg1.8Al0.2Ni粉末试样在150℃下开始吸氢.     

机械球磨法添加Fe、Co及Al制备镁基储氢材料

采用等通道转角挤压(ECAP)方式细化ZK60合金晶粒,再利用机械球磨法分别添加Fe、Co及Al制备了3种储氢材料。采用X射线衍射仪、储氢特性测试仪和扫描电镜研究了储氢材料的高周期吸/放氢性能及其显微组织变化。结果表明:ZK60-Fe、ZK60-Co和ZK60-Al的吸氢速率均随着吸/放氢循环次数增加而增大,其中ZK60-Al的吸氢速率增大最快,第200次吸/放氢循环的5min内吸氢量接近60min内总的吸氢量;随着吸/放氢循环次数增加,储氢材料中会生成MgH_2而导致储氢量递减,其中ZK60-Fe吸氢量递减速率减缓最快,仅吸/放氢循环了50次就开始减缓;这3种储氢材料经多次吸/放氢循环后均会出现微粉化,微粉化增多和吸氢量减少主要发生在循环吸/放氢初期。     

金属合金及碳材料储氢的研究进展

论述了金属合金和碳材料的储氢机理、吸放氢量和动力学性能;探讨了活性金属Ni、Pd、Li和K对碳材料储氢的催化性能和金属Mg与多壁纳米碳管、碳纳米纤维、高比表面积活性炭、无烟煤和纳米石墨等碳材料复合储氢的性能及机理;指出了储氢材料应该向Li、Na、Mg、Al、B等轻元素和无烟煤、石墨等储量大、赋存广、成本低的碳材料方向发展.     

固液反应球磨工艺

介绍了一种固液反应球磨专利技术,即在一定温度区间,磨球介质直接对熔融金属或合金进行球磨,磨球直接和金属液体反应生成固相的金属间化合物粉末.综合报导了采用Fe、Cu、Ni、Ti等材质的磨球对熔融Sn、Sb、Zn、Al金属及其合金进行固液反应球磨的结果.研究了固液反应球磨工艺,并探讨了固液反应球磨的机理.     

液体介质对高能球磨制备W-TiC纳米复合粉体的影响

采用高能球磨法制备了W-TiC纳米复合粉体,分别采用无水乙醇、四氯化碳和甲苯作为球磨液体介质,并改变液体介质比,研究其对复合粉体球磨过程的影响,并对球磨后粉体的晶粒尺寸、晶格畸变、颗粒形貌以及比表面积进行测定和分析讨论。结果表明,球磨过程中适量的液体介质可以有效地改善粉体团聚、结块以及黏壁现象,提高出粉率。粉体的比表面积随着液体介质比的增加先增大后减小,无水乙醇的液体介质比为2时,球磨后粉体的比表面最大(2.3m2/g),颗粒形状近似于球形,平均粒径100nm,每个颗粒为多晶结构;液体介质的种类对粉体比表面影响较小;添加液体介质对粉体的晶粒细化有利。     

Material and Energy Interactions between Milling Bodies,Milled Particles,and Milling Environment

Changes in particle size, surface state, and composition brought about by planetary and vibration milling of silicon and quartz in various permittivity liquids were investigated. Using a variety of spectroscopic techniques (IRS, XPS, and Mössbauer spectroscopy) the changes in quality of the superficial layers of milled particles have been determined. During energy-intensive milling, the material being milled intensively interacts with the media and milling environment. The nature of the interaction and quality of the surface shell covering the milled particles depend on the reactivity and hardness of the interacting solids and of the milling environment. During planetary milling of silicon with tungsten carbide media, the superficial layers are formed by silicon suboxides and silicon oxide. The thickness of the superficial layer and the share of SiO₂ increase with increasing permittivity of liquids. Milling with steel media results in a more complicated composition of the superficial layer. According to Mössbauer spectra, the iron is present in two main forms: as a magnetically ordered form identical with basic material of balls and in a paramagnetic form as a product of a mechanically stimulated surface reaction between Si and Fe. The presence of the superficial layers on the milled particles of silicon and quartz markedly influences the values of the specific surface area. This influence should be taken into consideration when calculating the specific contamination of the milled powder.     

Media Wear in Stirred Milling

ABSTRACT

A method for measuring media wear using a commercially available 0.751 stirred mill is described. Five material groups, namely steel, ceramics, natural materials, glass, and ore pebbles (autogenous grinding) were tested using water alone and a 60% by weight slurry of sulfide ore. Other variables were stirrer speed and media size. The relative wear rates of the different materials and their effects on grinding efficiency are reported. Relative costs of media were taken into account in the assessment. Ottawa sand was the most cost effective medium for wear, and steel shot for grinding efficiency.     

微细槽的电化学铣削加工

为了研究不锈钢微细槽的电化学铣削加工技术,使用微细的、旋转的圆柱电极作为电化学加工的阴极,采用脉冲电压电化学加工技术用类似铣削加工的方法加工微细槽.研究了脉冲宽度对电极和微细槽侧面加工间隙的影响,并对微细槽铣削加工过程中的电场和流场进行了分析.在相同的电压幅值和平均电压条件下,脉冲宽度越大,侧面加工间隙越大.电场和流场分析表明,微细槽的侧面加工间隙和侧面倾斜度随着脉冲宽度的减小以及进给速度的增加而减小.当脉冲宽度小于工件表面双电层充电时间常数时,采用钝化电解液能够减小电化学杂散腐蚀和微细槽的侧面倾斜度.当脉冲宽度为0.4μs、进给速度为24μm/min时,微细槽的侧面倾斜度很小,侧面加工间隙达到10μm.实验结果表明,采用超短脉冲电化学铣削加工方法和合适的电解液,能够提高微细槽的加工精度.     

粉体粒度与研磨技术

概括介绍了最常见的几种粉体粒度的测试方法 ,初步探讨了在超细粉碎过程中的逆研磨问题以及研磨条件 (分散介质、分散剂 )对研磨效率的影响。     

高速铣削加工的实践与分析

本文介绍了实施高速铣削加工的高速主轴系统、高速进给系统及高速铣削加工的监控系统，并对它们的特性进行了研究和分析。     

固液反应球磨技术的研究进展

固液反应球磨是在机械力化学和机械合金化基础上发展起来的一种新型的材料制备技术,其在金属间化合物的制备方面显示出了独特的优越性。在综述了固液反应球磨技术的特点和机理基础上,重点阐述了固液反应球磨技术的过程模型及其在金属间化合物制备方面的应用,并对其今后的研究方向进行了讨论。