MgYNi合金的结构与快速吸氢动力学

采用真空悬浮熔炼法制备了Mg₈₀Ni₂₀, Mg₇₇Y_3Ni₂₀和Mg₇₃Y_7Ni₂₀ 3种镁基合金,研究了Y替代Mg对合金微观结构和吸氢动力学的影响,并对快速吸氢动力学数据进行了方程模拟。结果表明, Mg₈₀Ni₂₀合金主要由带状的Mg_2Ni和层状的Mg+Mg_2Ni共晶组织组成, Y的加入主要形成了分布在共晶基体里的Ni_3Y相,并造成带状的Mg_2Ni相的减少与消失,及Mg-Mg_2Ni共晶组织向针状组织的转变。吸氢后的合金中Ni_3Y相消失,与Mg和H反应,原位形成了Mg_2NiH_4和YH_2相。Y对Mg的替代显著改善了合金的吸氢动力学,尤其是较低温度下和快速吸氢性能。393 K下, Mg₇₇Y_3Ni₂₀能在180 s内吸氢2.35%(质量分数),是Mg₈₀Ni₂₀吸氢量的4倍多。Y的添加改善合金吸氢动力学的原因在于,原位形成的YH_2相增加了氢原子在合金中的扩散通道和晶面数量,缩短了氢原子的扩散时间。通过对现有吸氢动力学模型的比较分析,给出一种选取快速吸氢动力学临界时间节点的方法,并找出可以较好模拟Mg基合金快速吸氢动力学数据的方程。

Structure and Fast Hydrogen Absorbing Kinetics of MgYNi Alloys

Li Yongzhi;Zhai Tingting;Luo Long;Zhao Zengwu;Zhang Yanghuan;Zhao Dongliang(Department of Functional Material Research,Central Iron and Steel Research Institute,Beijing 100081,China;Key Laboratory of Integrated Exploitation of Bayan Obo Multi-Metal Resources,Inner Mongolia University of Science and Technology,Baotou 014010,China)