一种镁锂储氢材料的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种镁锂储氢材料的制备方法，包括熔炼铸造、搅拌摩擦加工、切割打磨和锉削等步骤；本发明专利技术将搅拌摩擦加工工艺与油光锉刀相结合，无需进行过筛、球磨等后处理，所制得的镁锂储氢材料具有较高的储氢量，吸放氢动力学性能好；同时，利用铸造、搅拌摩擦加工和锉削的方式制备镁锂储氢材料，耗时短、生产成本低、易实现批量化生产。易实现批量化生产。易实现批量化生产。

【技术实现步骤摘要】
一种镁锂储氢材料的制备方法


[0001]本专利技术属于储氢材料
，具体涉及一种镁锂储氢材料的制备方法。

技术介绍

[0002]氢能由于分布广泛、储量丰富、能量密度高、无污染等优点，被认为是未来可替代化石能源最具潜力的能源载体。在众多的固态储氢材料中，镁和锂分别拥有高达7.6wt.％和11.5wt.％的理论储氢容量，极具发展前景，但由于镁在氢化后的热力学稳定性较高、吸放氢动力学性能较差、锂的化学活性很高、储氢条件苛刻等缺点，极大地限制了镁锂合金储氢材料的推广应用。
[0003]为解决上述技术问题，现有技术一般是利用MgH2和LiH为原料，经过预压、烧结、破碎和球磨等步骤制备镁锂储氢材料，也有通过熔炼法制备镁锂合金铸锭，再经过破碎、过筛和球磨制备得到镁锂储氢材料，但这些方法明显存在着以下不足：(1)以MgH2和LiH为原料，价格昂贵、生产成本高；(2)通过球磨的方式制备储氢材料，耗时长、效率低，设备成本高；(3)球磨后的粉末通常尺寸较小，并且镁锂合金化学性质非常活泼，细小的镁锂合金粉末暴露在空气中时，极易发生自燃，使得样品在储存、运输和使用的过程中存在巨大的安全隐患，甚至威胁到人身和财产安全。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于解决上述已有技术的问题及不足，提供一种更为便捷、并可同时提升镁锂储氢材料储氢性能的制备方法。
[0005]本专利技术的技术方案为：一种镁锂储氢材料的制备方法，该方法包括以下步骤：(1)将工业纯镁和工业纯锂按照一定的质量比进行熔炼，随后通过真空浇注得到一定锂含量的镁锂合金铸锭；(2)将镁锂合金铸锭切割成一定尺寸的板材，并用砂纸打磨掉镁锂合金板材的氧化皮；(3)把处理好的镁锂合金板材固定在搅拌摩擦设备的加工台上，进行搅拌摩擦加工；(4)对搅拌摩擦加工后的镁锂合金板材沿着搅拌摩擦加工的前进方向在加工区切割取样，得到镁锂合金棒，该镁锂合金棒与加工前进方向垂直的截面的尺寸为X*Y，该截面沿搅拌头的轴线方向对称，该截面顶边距加工区上表面的厚度为Z，其中X是搅拌头的搅拌针宽度的1～1.2倍，Y是搅拌头的搅拌针长度的0.6～0.75倍，Z为1～3mm；(5)将上述的镁锂合金棒在氩气的保护下用砂纸打磨掉表面氧化皮，随后利用油光锉刀对该镁锂合金棒进行锉削，收集锉屑，得到镁锂储氢材料。
[0006]所述的一种镁锂储氢材料的制备方法，所述的镁锂合金铸锭的锂含量为3.4wt.％、8wt.％或12.6wt.％中的任一种。
[0007]所述的一种镁锂储氢材料的制备方法，所述的搅拌摩擦加工的搅拌头倾斜角为
2.5
°
，转速为800r/min，加工前进速度50mm/min，下压量为0.1mm。
[0008]所述的一种镁锂储氢材料的制备方法，所述的搅拌头的轴肩直径为18mm，搅拌针宽度为5mm，搅拌针长度为8mm。
[0009]所述的一种镁锂储氢材料的制备方法，所述的镁锂合金棒的截面尺寸为6mm*5mm，截面顶边距加工区上表面的厚度为3mm。
[0010]所述的一种镁锂储氢材料的制备方法，所述的锉削的方式为人工锉削或机械锉削中的任一种。
[0011]本专利技术的有益效果在于：(1)利用本方法制备得到的镁锂储氢材料具有较高的储氢量；(2)通过搅拌摩擦加工处理镁锂合金铸锭，可极大地细化晶粒尺寸、增加位错密度，结合油光锉刀锉削，可制备出较细的锉屑，二者相结合，可显著提升镁锂储氢材料的吸放氢动力学性能；(3)铸态的镁锂合金在经过搅拌摩擦加工后，硬度可得到显著提升，再利用油光锉刀进行锉削，制得的锉屑具有致密的锯齿状结构，可显著增大锉屑的比表面积，提升镁锂储氢材料的储氢性能；(4)利用油光锉刀可直接获得较细的锉屑，无需球磨，也避免了锉削后再过筛，操作简单、节约时间成本，效率更高；(5)锉屑的尺寸通常在0.1mm左右，具有较好的抗氧化性，暴露在空气中时稳定性较好；(6)优选了搅拌摩擦加工后的切割取样位置，该截面的晶粒最细、硬度最高，油光锉刀锉削制备的锉屑具有更细密的锯齿状结构，储氢性能最佳；(7)通过铸造、搅拌摩擦加工和锉削的方式制备镁锂储氢材料，耗时短、生产成本低、易实现批量化生产。
附图说明
[0012]图1为本专利技术的搅拌摩擦加工后的加工区切割取样示意图。
[0013]图2为本专利技术的实施例一和对比例一的放氢对比图。
[0014]图3为本专利技术的实施例二和对比例二的吸氢对比图。
[0015]上述附图中，标记对应的名称如下：1
‑
搅拌摩擦加工的加工区，2
‑
镁锂合金棒与加工前进方向垂直的截面，3
‑
搅拌头的轴线。
具体实施方式
[0016]下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步说明，显然，所描述的实施例是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例，在本专利技术的实施例基础上，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围，在不冲突的情况下，下述的实施例中的特征可以相互组合。
[0017]如图1所示，本专利技术提供的一种镁锂储氢材料的制备方法，首先是将工业纯镁和工业纯锂按照一定的质量比进行熔炼，随后通过真空浇注得到一定锂含量的镁锂合金铸锭，其锂含量可以为3.4wt.％、8wt.％或12.6wt.％中的任一种；其次需要将镁锂合金铸锭切割成一定尺寸的板材，并用砂纸打磨掉镁锂合金板材的氧化皮，为搅拌摩擦加工做准备；然后再把处理好的镁锂合金板材固定在搅拌摩擦设备的加工台上，进行搅拌摩擦加工，为保证加工质量，镁锂合金的搅拌摩擦加工参数可以为搅拌头倾斜角为2.5
°
，转速为800r/min，加工前进速度50mm/min，下压量为0.1mm；加工后再对搅拌摩擦加工后的镁锂合金板材沿着搅
拌摩擦加工的前进方向在加工区1切割取样，得到镁锂合金棒，该镁锂合金棒与加工前进方向垂直的截面2的尺寸为X*Y，该截面2沿搅拌头的轴线方向3对称，该截面2顶边距加工区1上表面的厚度为Z，其中X是搅拌头的搅拌针宽度的1～1.2倍，Y是搅拌头的搅拌针长度的0.6～0.75倍，Z为1～3mm，例如当搅拌头的轴肩直径为18mm、搅拌针宽度为5mm、搅拌针长度为8mm时，其截面2尺寸可以为6mm*5mm，截面2顶边距加工区1上表面的厚度可取3mm；最后再将上述的镁锂合金棒在氩气的保护下用砂纸打磨掉表面氧化皮，随后利用油光锉刀对该镁锂合金棒进行锉削，锉削的方式可以为人工锉削或机械锉削中的任一种，锉削后收集锉屑，即得到镁锂储氢材料。
[0018]实施例一：一种镁锂储氢材料的制备方法，首先将工业纯镁和工业纯锂按照一定的质量比进行熔炼，随后通过真空浇注得到3.4wt.％锂含量的镁锂合金铸锭；其次需要将镁锂合金铸锭切割成一定尺寸的板材，并用砂纸打磨掉镁锂合金板材的氧化皮；然后再把处理好的镁锂合金板材固定在搅拌摩擦设备的加工台上，进行搅拌摩擦加工，所用的搅拌头为轴肩直径18mm、搅拌针宽度为5mm、搅拌针长度为8mm，搅拌摩擦加工的参数为：搅拌头倾斜本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种镁锂储氢材料的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：(1)将工业纯镁和工业纯锂按照一定的质量比进行熔炼，随后通过真空浇注得到一定锂含量的镁锂合金铸锭；(2)将镁锂合金铸锭切割成一定尺寸的板材，并用砂纸打磨掉镁锂合金板材的氧化皮；(3)把处理好的镁锂合金板材固定在搅拌摩擦设备的加工台上，进行搅拌摩擦加工；(4)对搅拌摩擦加工后的镁锂合金板材沿着搅拌摩擦加工的前进方向在加工区切割取样，得到镁锂合金棒，该镁锂合金棒与加工前进方向垂直的截面的尺寸为X*Y，该截面沿搅拌头的轴线方向对称，该截面顶边距加工区上表面的厚度为Z，其中X是搅拌头的搅拌针宽度的1～1.2倍，Y是搅拌头的搅拌针长度的0.6～0.75倍，Z为1～3mm；(5)将上述的镁锂合金棒在氩气的保护下用砂纸打磨掉表面氧化皮，随后利用油光锉刀对该镁锂合金棒进行锉削，收集锉屑，得到镁锂储氢材料...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏国兵，李彬，李谦，杨艳，陈玉安，潘复生，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：