机械球磨制备合金在不同温度的吸氢动力学曲线

机械球磨制备合金在不同温度的吸氢动力学曲线

机械球磨制备 2MgNi-xM (M=C,B; x=10%, 15%)合金在不同温度的吸氢动力学曲线

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

泰立仪器成立于2005年，专业代理销售工业无损检测仪器，咨询。

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

 机械球磨法制备 2MgNi-xM (M=C,B; x=10%, 15%)合金在不同温度的放氢 p-C-T 曲线

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

机械球磨制备 2MgNi-xM (M=C,B; x=10%, 15%)系列储氢合金的吸放氢性能

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

by mechanical grinding at different temperature

温度

T/K

样品  吸氢完成时间 t/s 吸氢量/wt%

放氢剩余量

/wt%

放氢率

/％

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 曲线与 DSC/TG 曲线结果存在偏差的原因分析

热分析方法是利用热学原理对物质的物理性能或成分进行分析的总称。根据

热分析协会（International Confederation for Thermal Analysis，缩写 ICTA）对

热分析法的定义：热分析是在程序控制温度下，测量物质的物理性质随温度变化

的一类技术。

差热分析是以某种在一定实验温度下不发生任何化学反应和物理变化的稳定

物质(参比物)与等量的未知物在相同环境中等速变温的情况下相比较，未知物的任

何化学和物理上的变化，与和它处于同一环境中的标准物的温度相比较，都要出

现暂时的增高或降低。降低表现为吸热反应，增高表现为放热反应。

当给予被测物和参比物同等热量时，因二者对热的性质不同，其升温情况必

然不同，通过测定二者的温度差达到分析目的。以参比物与样品间温度差为纵座

标，以温度为横座标所得的曲线，称为 DTA 曲线，如图 4.17 所示。

在作差热鉴定时，是将与参比物等量、等粒级的粉末状样品，分放在两个坩

埚内，坩埚的底部各与温差热电偶的两个焊接点接触，与两坩埚的等距离等高处，

装有测量加热炉温度的测温热电偶，它们的各自两端都分别接入记录仪的回路中。

在等速升温过程中，温度和时间是线性关系，即升温的速度变化比较稳定，  

便于准确地确定样品反应变化时的温度。由于不同的物质反应时产生的热电势的

大小和温度不同，所以利用差热法不但可以研究物质的性质，还可以根据这些性

质来鉴别未知物质。

物质在温度变化过程中，往往伴随着微观结构和宏观物理、化学等性质的变

化，后两者的变化通常与物质的组成和微观结构相关联。通过测量和分析物质在

加热或冷却过程中的物理、化学性质的变化，可以对物质进行定性、定量分析，

为我们进行物质鉴定，新材料的研究和开发提供热性能数据和结构信息。

 高聚物的典型 DTA 曲线。

1.玻璃化转变；2.结晶峰；3.熔融峰；4.氧化放热峰；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.

从 p-C-T 曲线至 DSC 和 TG 曲线说明的都是各合金加热后放氢的结果，但是

明显发现，同种合金在两种不同的测试结果下的相关数据却相差较大。这可能和

下面几个原因有关：

①  p-C-T 曲线的测试温度是固定的，相关的计算数值是在这样的前提下才得

到的，而 DSC 和 TG 曲线则是在“室温-500℃”的范围内持续加热才得到了相应的

结果；

②  p-C-T 曲线从吸氢到放氢都是在密闭的反应室中进行的，中间无需间隔，

所以可以避免中间过程中发生氧化等现象；而检测 DSC 和 TG 曲线的实验需要提

前预定，从吸完氢到放氢的过程中，中间有一段时间间隔，很难保证试样不会发

生某些不稳定氢化物分解或是被氧化等的现象，因而结果与 p-C-T 曲线的相比难

免不会出现偏差；

③  DSC 和 TG 曲线的影响因素较多，有些甚至是无法保证的。其中对 TG 曲

线的影响因素包括：仪器、试样、气体密度、升温速率、试样用量等；对 DSC 曲

线的影响因素包括：升温速率、不同性质的气氛、坩埚大小及种类等。

④  p-C-T 曲线的测试是由自己操作完成的，所以人员所带来的误差相对较少，

而 DSC 和 TG 曲线是由不同的测试人员完成的，从每次的试样用量、升温速率到

通入的气体总量都不能确保一致，因此由于人员操作而产生的误差较大；

⑤  以 Ti 为例，DSC 分析的焓变数值与根据 p-C-T 曲线计算的结果仅仅在具

体数值上有差异，但趋势是一致的，均为：随着 Ti 含量的增加，焓变值减小。

⑥  所有试样的 TG 曲线在加热后期均会有所升高，原因有多种，分别是：试

样被氧化了；氢气没有及时排出去而再次发生了吸氢反应；或是人为操作不当而

引起的等等。 

泰立仪器成立于2005年，专业代理销售工业无损检测仪器，咨询。