機械球磨制備合金在不同溫度的吸氫動力學曲線

機械球磨制備 2MgNi-xM (M=C,B; x=10%, 15%)合金在不同溫度的吸氫動力學曲線

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

泰立儀器成立于2005年，專業代理銷售工業無損檢測儀器，咨詢。

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

 機械球磨法制備 2MgNi-xM (M=C,B; x=10%, 15%)合金在不同溫度的放氫 p-C-T 曲線

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

機械球磨制備 2MgNi-xM (M=C,B; x=10%, 15%)系列儲氫合金的吸放氫性能

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

by mechanical grinding at different temperature

溫度

T/K

樣品  吸氫完成時間 t/s 吸氫量/wt%

放氫剩余量

/wt%

放氫率

/％

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 曲線與 DSC/TG 曲線結果存在偏差的原因分析

熱分析方法是利用熱學原理對物質的物理性能或成分進行分析的總稱。根據

熱分析協會（International Confederation for Thermal Analysis，縮寫 ICTA）對

熱分析法的定義：熱分析是在程序控制溫度下，測量物質的物理性質隨溫度變化

的一類技術。

差熱分析是以某種在一定實驗溫度下不發生任何化學反應和物理變化的穩定

物質(參比物)與等量的未知物在相同環境中等速變溫的情況下相比較，未知物的任

何化學和物理上的變化，與和它處于同一環境中的標準物的溫度相比較，都要出

現暫時的增高或降低。降低表現為吸熱反應，增高表現為放熱反應。

當給予被測物和參比物同等熱量時，因二者對熱的性質不同，其升溫情況必

然不同，通過測定二者的溫度差達到分析目的。以參比物與樣品間溫度差為縱座

標，以溫度為橫座標所得的曲線，稱為 DTA 曲線，如圖 4.17 所示。

在作差熱鑒定時，是將與參比物等量、等粒級的粉末狀樣品，分放在兩個坩

堝內，坩堝的底部各與溫差熱電偶的兩個焊接點接觸，與兩坩堝的等距離等高處，

裝有測量加熱爐溫度的測溫熱電偶，它們的各自兩端都分別接入記錄儀的回路中。

在等速升溫過程中，溫度和時間是線性關系，即升溫的速度變化比較穩定，  

便于準確地確定樣品反應變化時的溫度。由于不同的物質反應時產生的熱電勢的

大小和溫度不同，所以利用差熱法不但可以研究物質的性質，還可以根據這些性

質來鑒別未知物質。

物質在溫度變化過程中，往往伴隨著微觀結構和宏觀物理、化學等性質的變

化，后兩者的變化通常與物質的組成和微觀結構相關聯。通過測量和分析物質在

加熱或冷卻過程中的物理、化學性質的變化，可以對物質進行定性、定量分析，

為我們進行物質鑒定，新材料的研究和開發提供熱性能數據和結構信息。

 高聚物的典型 DTA 曲線。

1.玻璃化轉變；2.結晶峰；3.熔融峰；4.氧化放熱峰；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.

從 p-C-T 曲線至 DSC 和 TG 曲線說明的都是各合金加熱后放氫的結果，但是

明顯發現，同種合金在兩種不同的測試結果下的相關數據卻相差較大。這可能和

下面幾個原因有關：

①  p-C-T 曲線的測試溫度是固定的，相關的計算數值是在這樣的前提下才得

到的，而 DSC 和 TG 曲線則是在“室溫-500℃”的范圍內持續加熱才得到了相應的

結果；

②  p-C-T 曲線從吸氫到放氫都是在密閉的反應室中進行的，中間無需間隔，

所以可以避免中間過程中發生氧化等現象；而檢測 DSC 和 TG 曲線的實驗需要提

前預定，從吸完氫到放氫的過程中，中間有一段時間間隔，很難保證試樣不會發

生某些不穩定氫化物分解或是被氧化等的現象，因而結果與 p-C-T 曲線的相比難

免不會出現偏差；

③  DSC 和 TG 曲線的影響因素較多，有些甚至是無法保證的。其中對 TG 曲

線的影響因素包括：儀器、試樣、氣體密度、升溫速率、試樣用量等；對 DSC 曲

線的影響因素包括：升溫速率、不同性質的氣氛、坩堝大小及種類等。

④  p-C-T 曲線的測試是由自己操作完成的，所以人員所帶來的誤差相對較少，

而 DSC 和 TG 曲線是由不同的測試人員完成的，從每次的試樣用量、升溫速率到

通入的氣體總量都不能確保一致，因此由于人員操作而產生的誤差較大；

⑤  以 Ti 為例，DSC 分析的焓變數值與根據 p-C-T 曲線計算的結果僅僅在具

體數值上有差異，但趨勢是一致的，均為：隨著 Ti 含量的增加，焓變值減小。

⑥  所有試樣的 TG 曲線在加熱后期均會有所升高，原因有多種，分別是：試

樣被氧化了；氫氣沒有及時排出去而再次發生了吸氫反應；或是人為操作不當而

引起的等等。 

泰立儀器成立于2005年，專業代理銷售工業無損檢測儀器，咨詢。