金属储氢材料研究进展
Chemical Propellants & Polymeric Materials
２０１０年第８卷第２期
· 15 ·
金属储氢材料研究进展
范士锋
（海军驻西安地区军事代表局，陕西西安 ７１００６５）
摘 要：综述了金属储氢原理、目前国内外金属储氢材料的研究现状及应用研究进展，对镁系、稀土系、Ｌａｖｅｓ相系、钛系及金属配位氢化物等几个系列金属储氢材料当前的研究热点和存在问题进行了详细介绍，并对未来金属储氢材料在民品和军工方面的应用研究方向和发展趋势进行了展望。
关键词：金属储氢材料；研究进展；发展趋势
中图分类号： ＴＧ１３９．７ 文献标识码： Ａ 文章编号： １６７２－２１９１（２０１０）０２－００１５－０５
收稿日期：２００９－０９－０９
作者简介：范士锋（１９７８－），男，工程师，从事战略导弹总体与固体火箭发动机研究。电子信箱：ｊｉｚｈｅｎｌｉ＠１２６．ｃｏｍ
作为燃料，氢具有最高的质量热值（其热值１．２５×１０６ｋＪ／ｋｇ，为汽油的３倍、焦炭的４．５倍），
是理想的高能清洁燃料之一［１－２］。目前，尽管高压（低于１７ＭＰａ）气态储氢、低温（低于２０Ｋ）液态储氢等技术手段使得氢在一些常规燃料和航天推进等领域得以应用，但高压气态氢体积热值小以及低温液态氢液化过程耗能高、使用条件苛刻等问题严重限制了氢作为火炸药能量供给组分的应用。利用吸氢材料与氢气反应生成固溶体和氢化物的固体储氢方式，能有效克服上述储存方式的不足，而且储氢体积密度大、安全度高、使用和运输便利。因此，今后储氢研究的重点将是新型高性能储氢材料的研发，目前研究较为广泛的主要是金属储氢材料［３］。
储氢材料按氢的结合方式可分为化学键合储氢（如储氢合金、配位氢化物、氨基化合物、有机液体碳氢化合物等）和物理吸附储氢（碳纳米管、多孔碳基材料、金属有机框架材料、纳米储氢材料、多孔聚合物等）。从上述储氢材料的性能（燃烧热、材料密度、储氢密度、反应活性）等衡量标准分析，高热值的金属储氢材料（包括金属氢化物或合金储氢材料）是火炸药燃料组分的发展重点。
文中主要针对当前金属储氢材料的研究热点和存在问题，对相关金属储氢材料的国内外研究进展进行较为详细的综述，以期为此类高性能材料在火炸药中的应用提供研究思路。
１ 金属储氢原理及储氢研究现状
传统的氢气存储方式中，气态储氢方式简单
方便，是目前储存压力低于１７ＭＰａ的常用方法，但存在着体积密度小、运输和使用过程中易燃易爆等缺点；液态储氢方法的体积密度（７０ｋｇ／ｍ３）较高，但氢气的液化需要冷却到２０Ｋ的超低温下才能实现，此过程需消耗的能量约占所储存氢能的２５％￣４５％，且液态氢使用条件苛刻，对储罐绝热性能要求高，目前只限于航天领域。金属储氢材料是目前研究较为广泛、成熟的新型高性能大规模储氢材料之一，其储氢密度高、安全性好、适于大规模氢气储运，最重要的特性是能够可逆地吸、放大量氢气。氢一旦与储氢合金接触，即在其表面分解为Ｈ原子，Ｈ原子扩散进入合金内部直至与合金发生反应而生成金属氢化物，氢即以原子态储存在金属结晶点内（四面体与八面体间隙位置）。在一定温度和氢压强条件下，上述吸、放氢反应式如下式所示：
其中，吸氢过程放热，放氢过程吸热，上述吸、放氢反应过程热力学和动力学与温度、氢压力密切相关，特别是放氢压力与反应温度呈指数变化关系［４］。
储氢材料性能的衡量标准主要用以下２个产量表示：体积储氢密度和质量储氢密度。其中，体积储氢密度为系统单位体积内储存氢气的质量（ｋｇ／ｍ３），质量储氢密度为系统储存氢气的质量与系统质量的比值（质量分数）。考虑储氢材料在火炸药中的应用，系统燃烧热（与储存介质的热值和储氢质量分数的大小密切相关）、系统密度（与储存介质的密度和结构相关）和反应活性（
与氧化
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剂反应活性相关）也是衡量储氢材料性能的重要参
数。不同储氢方式的储氢密度数据见表１和表２。
表１ 不同储氢方式的体积储氢密度及质量储氢密度
Ｔａｂ．１ Ｖｏｌｕｍｅ ｈｙｄｒｏｇｅｎ ｓｔｏｒａｇｅ ｄｅｎｓｉｔｙ ａｎｄ ｍａｓｓ ｈｙｄｒｏ－
ｇｅｎ ｓｔｏｒａｇｅ ｄｅｎｓｉｔｙ ｂｙ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｈｙｄｒｏｇｅｎ ｓｔｏｒａｇｅ ｍｏｄｅｓ
状态体积储氢密度（以氢原子质量储氢个数计）／（个．ｃｍ－３）密度／％
气态（标准状态下的气态氢）５．４×１０１００
液态（２０Ｋ下的液态氢）４．２×１０２２１００
固态（４Ｋ下的固态氢）５．８×１０２２１００
ＭｇＨ２６．６×１０７．６６
金属储氢ＴｉＨ２９．１×１０２２４．０４（金属氢化物）ＬａＮｉ５Ｈ６．７７．６×１０２２１．５８
ＴｉＦｅＨ１．９５５．７×１０２２１．８４
表２ 储存等量（７ｍ３）氢气所需材料（或容器）质量和体积Ｔａｂ．２ Ｍａｓｓ ａｎｄ ｖｏｌｕｍｅ ｏｆ ｍａｔｅｒｉａｌｓ（ｏｒ ｃｏｎｔａｉｎｅｒｓ）
ｒｅｑｕｉｒｅｄ ｆｏｒ ｓｔｏｒｉｎｇ ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔ ｈｙｄｒｏｇｅｎ ｇａｓ（７ｍ３）
状态质量／ｋｇ体积／Ｌ气态氢（标准状态）０．６（５５ｋｇ气瓶）７０００
液态氢０．６９
ＭｇＨ２ ８５．５
ＴｉＨ２１６４．２
ＬａＮｉ５Ｈ６．７４１４．８
ＴｉＦｅＨ１．９５３４６．６
从表１和表２可看出，金属或合金氢化物的储氢密度是气体氢（标准状态下）的１０００倍，即与１０００个大气压下储氢量相当，某些金属材料（如ＴｉＨ２等）的储氢量可达液态储氢量的２倍左右。
２ 金属储氢材料的制备研究进展
金属储氢材料可分为２大类：一类是合金氢化物材料，另一类是金属配位氢化物材料。迄今为止，趋于成熟和具备实用价值的金属储氢材料主要有镁系、稀土系、Ｌａｖｅｓ相系、钛系、金属配位氢化物等几大系列。
２．１ 镁系储氢材料
镁系储氢材料以其储氢量高（镁的理论储氢质量分数为７．６％）、资源丰富、成本低廉等特点被公认为是最有前景的储氢材料之一［５－６］。
镁镍合金［７－８］是镁系储氢材料中最主要的一种，Ｍｇ２Ｎｉ 合金由美国 Ｂｒｏｏｋｈａｖｅｎ 国家实验室首先研制成功，这类合金的储氢质量分数可达３．８％、密度小、解吸等温线平坦、滞后小，是移动装置上理想的储氢合金；但该储氢材料仍存在着脱氢温度高（解吸压力为１０５Ｐａ时解吸温度为２８７℃）、吸氢速度较低、热焓增量大等缺点。
Ａ． Ｚａｌｕｓｋａ［９］研究了氢气气氛下进行球磨的单质镁的储氢性能，结果发现，粒径３０ｎｍ的镁粉在１．０ＭＰａ氢压下３００℃时２０ｍｉｎ内储氢质量分数即可达４．０％，该纳米晶镁甚至不经活化，一次吸氢即展示出相当好的吸氢能力，而多晶镁在３００℃时基本不吸氢。
Ｊ． Ｈｕｏｔ等人［１０］将质量分数５％ Ｖ与ＭｇＨ２球磨后，在１．０ＭＰａ氢压下１５０℃时２０ｓ内吸氢质量分数即达４．６％，１００ｓ内达到最大吸氢量；在０．０１５ＭＰａ氢压下２００℃时２００ｓ内放氢完全，其吸放氢温度明显降低。通过添加Ｃａ、Ｃｕ、Ａｌ和稀土金属可提高其吸放氢的速度，从而形成了适合不同用途的Ｍｇ２Ｃｕ、Ｍｇ２Ｃａ、Ｍｇ１．９２Ａｌ０．０８Ｎｉ等镁系储氢合金，大大改善了合金的储氢性能。
Ｓｕｄａ等人［１１］应用氟处理技术改善 Ｍｇ 基合金的表面特性，处理过的合金在比较温和的条件下即表现出良好的吸氢性能，部分氟处理后合金在４０℃下就可吸氢。
２．２ 稀土系储氢材料
以 ＬａＮｉ５为代表的稀土系储氢合金被认为是所有储氢合金中应用性能最好的一类。１９６９年，荷兰Ｐｈｉｌｉｐｓ实验室首次报道了ＬａＮｉ５合金具有很高的储氢能力，从此储氢合金的研究与利用均得到了较大的发展。
金属间化合物 ＬａＮｉ５具有六方结构［１２－１３］，其中有许多间隙位置，可以固溶大量的氢。晶体结构研究结果表明，ＬａＮｉ５晶胞是由３个十二面体、９个八面体、６个六面体和３６个四方四面体组成，其中十二面体、八面体和六面体的晶格间隙半径均大于氢原子半径，理论上可储存氢原子，而四方四面体晶格间隙较小则不能储存氢原子。因此，每个ＬａＮｉ５晶胞内理论可以储存１８个氢原子，即最大储氢质量分数为１．３７９％（研究发现，其实测储氢质量分数约为１．３５％￣１．３８％）。
ＬａＮｉ５初期氢化容易，反应速度快，２０℃时的氢分解压较低（仅几个大气压），吸放氢性能优良。但是，储氢合金存在原材料（Ｌａ）价格高、循环退化严重、易于粉化、密度过大等缺点。
王启东等人［１４］研制的含铈量较少的富镧混合稀土储氢合金 ＭｌＮｉ５（Ｍｌ 是富镧混合稀土），在室温下一次加氢，１００￣４００ＭＰａ即能活化，吸氢质量分数可达１．５％￣１．６％（吸氢平衡时间＜６ｍｉｎ），放氢质量分数约９５％￣９７％（放氢平衡时间＜２０ｍｉｎ），且其平台压力低，吸放氢滞后压差＜２０ＭＰａ，动力学性能良好。ＭｌＮｉ５的成本比 ＬａＮｉ５
范士锋等 · 金属储氢材料研究进展· 17 ·
低２．５倍，易熔炼，抗中毒性好，再生容易。
蔡学章等人［１５］采用Ａｌ、Ｍｎ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｆｅ等置换Ｎｉ以克服合金的粉化，对其储氢性能的改善技术开展了系列研究，现已取得了初步的研究进展。
２．３ Ｌａｖｅｓ相系储氢材料
Ｌａｖｅｓ相系合金材料是一类非常具有潜在研究价值的储氢材料，已发现的Ｌａｖｅｓ相系（ＡＢ２型）储氢材料有３种晶相结构：立方晶相Ｃ１５（ＭｇＺｎ２）、六方晶相Ｃ１４（ＭｇＣｕ２）和双六方晶相Ｃ３６（ＮｉＭｇ２）。相结构的稳定性主要取决于构成材料的元素原子的几何半径比、电负性和各原子的化合价等。
与以ＬａＮｉ５为代表的稀土系储氢材料相比，Ｌａｖｅｓ相系合金材料（ＺｒＶ２Ｈ５．３、ＺｒＭｎ２Ｈ３．６、ＺｒＣｒ２Ｈ３．４）具有较高的存储容量、更高的动力学效率、更长的使用寿命和相对较低的成本等特点［１６］，然而此类材料的氢化物在室温时过于稳定，不易脱氢。目前开展的更深入的研究侧重于多组分元素取代后形成的Ｌａｖｅｓ相系合金材料，如 Ｚｒ１－ｘＴｘ（Ｍｎ、Ｃｒ）２－ｙＭｙ（Ｔ为Ｔｉ、Ｙ、Ｈｆ、Ｓｃ、Ｎｂ，Ｍ为Ｖ、Ｍｏ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｇｅ）。
２．４ 钛系储氢材料
１９６９年，美国Ｂｒｏｏｋｈａｖｅｎ国立实验室首次合成具有ＣｓＣｌ结构的ＦｅＴｉ合金，其储氢质量分数为１．８％。
ＦｅＴｉ合金［１７］储氢能力较好，略高于ＬａＮｉ５，其作为储氢材料的优越性在于以下２点：
①ＦｅＴｉ合金活化后，能可逆地吸放大量的氢，且氢化物的分解压强仅为几个大气压，接近工业应用；
②Ｆｅ、Ｔｉ元素在自然界中含量丰富，价格便宜，适合在工业中大规模应用。因此，ＦｅＴｉ合金一度被认为是一种很有应用前景的储氢材料而深受人们关注，但由于该材料易于形成ＴｉＯ２致密层，使其极难活化，严重限制了其应用。
２０世纪 ７０ 年代以来，研究者就ＦｅＴｉ合金的活化机理及其活化性能的改善技术进行了大量研究［１８］。研究结果表明，在不同的气氛下，采用机械合金化工艺掺杂催化元素Ｐｄ，可极大改善材料的活化性能和吸放氢性能；在纯Ａｒ气氛下，掺杂少量的 Ｎｉ，球磨２０￣３０ｈ后制备的ＦｅＴｉ材料不需活化即可很容易地吸氢；用 Ｍｎ、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｎｉ等过渡族元素取代ＦｅＴｉ合金中的部分Ｆｅ也可以明显改善合金的活化性能。
２．５ 金属配位氢化物
金属配位氢化物是由碱金属（如Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ）或碱土金属（如Ｍｇ、Ｃａ）与第ⅢＡ元素（如Ｂ、Ａｌ）或非金属元素形成，如ＮａＡｌＨ４，其中Ａｌ与４个Ｈ形成共价键、与Ｎａ形成离子键。含有铝元素的配位氢化物还有Ｓｃ（ＡｌＨ６）、Ｃｒ（ＡｌＨ６）２、Ｃｏ（ＡｌＨ６）２、Ｔｉ（ＡｌＨ４）４、Ｍｇ（ＡｌＨ４）２、Ｆｅ（ＡｌＨ４）２、Ｓｎ（ＡｌＨ４）４等。
目前已发现的配位氢化物中， 常温下氢质量分数最高的为ＬｉＢＨ４（１８％）［１９］，该化合物在２８０℃分解放出３个Ｈ，变为ＬｉＨ和Ｂ，加入ＳｉＯ２后可在１００℃放出氢气。此外，ＮａＢＨ４的氢质量分数也较高，为１０．７％。
Ｌｉ３Ｎ的理论最大吸氢质量分数可达１１．５％，Ｃｈｅｎ Ｐｉｎｇ等人［２０］发现Ｌｉ３Ｎ吸氢（１７０￣２１０℃）后生成ＬｉＮＨ２、ＬｉＨ 产物，可在２００℃放氢６．３％（真空下的质量分数），剩余的３％氢气要在３２０℃以上才能放出。
最近，丹麦研究人员［２１－２２］开发了一类新型金属氨络合物储氢材料，该类材料可用Ｍ（ＮＨ３）ｎＸｍ表示（Ｍ为Ｍｇ、Ｃａ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｚｎ，Ｘ为Ｃｌ、ＳＯ４）。研究表明，该类材料如Ｍｇ（ＮＨ３）６Ｃｌ２ 可以以氨的形式存储质量分数９．１％的氢，Ｃａ（ＮＨ３）８Ｃｌ２甚至可达到９．７％，而且整个过程完全可逆，结合使用氨分解催化剂，可使氢在６２０Ｋ以下的温度完全释放，同时其副产物是Ｎ２，不会带来任何环境污染。金属氨络合物储氢材料是迄今为止报道的可逆存储氢量最大的材料。
３ 金属储氢材料的应用研究进展
美国在氢燃料的应用研究中处于世界领先地位，其次是西德、荷兰、日本等。美国Ｂｉｌｌｉｎｇｓ公司在１９７６年即开始进行以ＦｅＴｉ合金储氢材料作汽车动力源的研究工作。Ｗｉｎｎｅｂａｇｏ公司也把氢作为能源用在定员为１９人的中型客车上进行试验。美国商业情报公司一项研究预测，到２０１０年由氢燃料电池驱动的电动汽车将达到２４０万辆。
从储氢材料的发展现状分析，现有的一些储氢材料并不是专门针对火炸药而研发的，但由于其反应活性较高，质量热值和密度较大，爆炸、燃烧过程可释放出大量的热能，部分金属储氢材料完全可用于高性能火炸药的燃料组分。符合上
化学推进剂与高分子材料
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述条件的金属、金属合金主要有Ｍｇ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｔｉ２Ｎｉ、Ｍｇ２Ｔｉ、ＭｇＮ２、ＮａＡｌ等，目前研究发现最有发展前途的是镁系储氢材料和金属配位化合物（ＡｌＨ３等）。
ＡｌＨ３用于火炸药高能燃料组分的研究，早在２０世纪６０年代中期前苏联就有过相关报道，据俄罗斯专家透露，最近俄罗斯已将其应用于固体推进剂和云雾爆轰炸药中，其ＡＤＮ／ＡｌＨ３体系的新型高能推进剂实测比冲已突破３００ｓ（２９４０Ｎ．ｓ／ｋｇ）。
镁粉、镍粉等本身即可作为火炸药的高能组分，而氢则为高能清洁燃料。因此，镁与氢的有机结合体（ＭｇＨ２等镁系储氢材料）用作高热值火炸药组分，将为高能火炸药研究带来新的思路。
４ 结束语
金属储氢材料，不仅是优良的储氢材料，还可作为新型火炸药高能组分，是具有广阔应用前景和巨大发展潜力的功能材料。经过几十年的发展，国内外在金属储氢材料的制备研究和应用研究方面均取得了一定的成就。
依据金属储氢材料应用技术研究的需要，未来有如下几点可能的发展方向：
①目前乃至未来相当长一段时期内，金属储氢材料处于一个发展较为缓慢的平台区，其工作重点集中于金属储氢材料的工程化探索研究及高性能金属储氢材料结构、形态与性能之间的相关性研究。
②近期金属储氢材料在民用方面的研究将主要立足于氢燃料电池的工程化应用，主要应用方向在清洁燃料汽车（“零排放”汽车）、助动车、通讯工具（手机、电脑等）、电动工具等，且今后将开展氢能发电方面的探索研究，为全球性石化燃料危机提供替代能源。
③未来金属储氢材料在军用方面的研究将依据技术交叉融合、优势互补的趋势，重点开发适合于高性能火炸药发展的高活性金属储氢材料。其近期的研发重点主要为ＡｌＨ３、ＭｇＨ２等储氢材料在高能炸药（包括云雾爆轰炸药）、高能固体推进剂中的应用；远期的研发重点将结合纳米技术、合金技术等相关学科、相关专业的发展，以实现炸药、固体推进剂能量水平的跨越式提高。
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Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｐｒｏｇｒｅｓｓ ｏｎ Ｍｅｔａｌ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ ｆｏｒ Ｈｙｄｒｏｇｅｎ Ｓｔｏｒａｇｅ
ＦＡＮ Ｓｈｉ－ｆｅｎｇ
（Ｎａｖａｌ Ｒｅｐｒｅｓｅｎｔａｔｉｖｅｓ Ｏｆｆｉｃｅ ｉｎ Ｘｉ’ａｎ， Ｘｉ’ａｎ ７１００６５， Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｔｈｅ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ ｏｆ ｍｅｔａｌ ｈｙｄｒｏｇｅｎ ｓｔｏｒａｇｅ， ｔｈｅ ｃｕｒｒｅｎｔ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｓｔａｔｕｓ ａｎｄ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｐｒｏｇｒｅｓｓ ｏｆｍｅｔａｌ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ｆｏｒ ｈｙｄｒｏｇｅｎ ｓｔｏｒａｇｅ ａｔ ｈｏｍｅ ａｎｄ ａｂｒｏａｄ ａｒｅ ｒｅｖｉｅｗｅｄ． Ｔｈｅ ｃｕｒｒｅｎｔ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｉｎｔｅｒｅｓｔｓ ａｎｄ ｅｘｉｓｔｉｎｇ
ｐｒｏｂｌｅｍｓ ｆｏｒ ｓｅｖｅｒａｌ ｓｅｒｉｅｓ ｏｆ ｔｈｅ ｍｅｔａｌ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ｆｏｒ ｈｙｄｒｏｇｅｎ ｓｔｏｒａｇｅ ｓｕｃｈ ａｓ ｍａｇｎｅｓｉｕｍ ｓｅｒｉｅｓ， ｒａｒｅ ｅａｒｔｈ ｓｅｒｉｅｓ， Ｌａｖｅｓｐｈａｓｅ ｓｅｒｉｅｓ， ｔｉｔａｎｉｕｍ ｓｅｒｉｅｓ， ｍｅｔａｌ－ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅｄ ｈｙｄｒｉｄｅｓ， ａｎｄ ｓｏ ｏｎ ａｒｅ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ ｉｎ ｄｅｔａｉｌ． Ｔｈｅ ｆｕｔｕｒｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｒｅｓｅａｒｃｈ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ ａｎｄ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｔｒｅｎｄｓ ｏｆ ｔｈｅ ｍｅｔａｌ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ｆｏｒ ｈｙｄｒｏｇｅｎ ｓｔｏｒａｇｅ ｉｎ ｃｉｖｉｌｉａｎ ａｎｄ ｍｉｌｉｔａｒｙ ｆｉｅｌｄｓ ａｒｅｆｏｒｅｃａｓｔ．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： ｍｅｔａｌ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ｆｏｒ ｈｙｄｒｏｇｅｎ ｓｔｏｒａｇｅ； ｒｅｓｅａｒｃｈ ｐｒｏｇｒｅｓｓ； ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｔｒｅｎｄ
＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊
Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｐｒｏｇｒｅｓｓ ｏｎ Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ Ｐｒｏｃｅｓｓ ａｎｄ Ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ Ａｌｕｍｉｎｕｍ Ｔｒｉｈｙｄｒｉｄｅ
ＺＨＡＮＧ Ｚｈｉ－ｇｕｏ， ＨＥ Ｗｅｉ－ｇｕｏ， ＺＨＡＯ Ｃｈｕａｎ－ｆｕ， ＮＩＵ Ｑｕｎ－ｚｈａｏ， ＸＩＡ Ｙｕ
（Ｌｉｍｉｎｇ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｉｎｄｕｓｔｒｙ， Ｌｕｏｙａｎｇ ４７１０００， Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｔｈｅ ｃｒｙｓｔａｌ ｐｏｌｙｍｏｒｐｈｉｓｍ ｃｈａｒａｃｔｅｒ ｏｆ ａｌｕｍｉｎｕｍ ｔｒｉｈｙｄｒｉｄｅ（ＡｌＨ３）， ｔｈｅ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ， ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ ｍｅｔｈｏｄ，ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ ａｎｄ ｓｔａｂｉｌｉｚａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄｓ ｏｆ α－ＡｌＨ３ ａｒｅ ｒｅｖｉｅｗｅｄ． Ｔｈｅ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ ａｎｄ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｍｏｄｅ ｆｏｒ ｏｂｔａｉｎｉｎｇ ｈｉｇｈｑｕａｌｉｔｙ α－ＡｌＨ３ ｃｒｙｓｔａｌ ａｒｅ ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ ｅｍｐｈａｔｉｃａｌｌｙ．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： α－ＡｌＨ３； ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ； ｓｔａｂｉｌｉｚａｔｉｏｎ； ｃｒｙｓｔａｌ
（上接第１４页）
［２６］Ｋａｚｕｊｉ Ｔｅｒａｄａ， Ｙｏｒｋ Ｂｕｄｄｙ Ｌ． Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ ｏｆａｌｕｍｉｎｕｍ ｈｙｄｒｉｄｅ： ＵＳ， ３８６９５４５［Ｐ］． １９７５．
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ＵＳ， ３８２１０４４［Ｐ］， １９７４．
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质研究［Ｊ］． 无机化学学报， １９８６， １３（３）： １０５－１０７．［３４］Ｉｓｍａｉｌ Ｉ Ｍ Ｋ， Ｈａｗｋｉｎｓ Ｔ． Ｋｉｎｅｔｉｃｓ ｏｆ ｔｈｅｒｍａｌ
ｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ ｏｆ ａｌｕｍｉｎｕｍ ｈｙｄｒｉｄｅ： Ｉ－ｎｏｎ－ｉｓｏｔｈｅｒｍａｌｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ ｕｎｄｅｒ ｖａｃｕｕｍ ａｎｄ ｉｎ ｉｎｅｒｔ ａｔｍｏｓｐｈｅｒｅ（ａｒｇｏｎ）［Ｊ］． Ｔｈｅｒｍｏｃｈｉｍｉｃａ Ａｃｔａ， ２００５， ４３９（１）： ３２－４３．
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［３６］Ｓｃｈｍｉｄｔ Ｄｏｎａｌｄ Ｌ． Ｎｏｎ－ｓｏｌｖａｔｅｄ ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ ａｌｕｍｉｎｕｍ
ｈｙｄｒｉｄｅ ｃｏａｔｅｄ ｗｉｔｈ ａ ｃｙａｎｏ－ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ ｃｏｍｐｏｕｎｄ
ｕｓｅｆｕｌ ｉｎ ｓｏｌｉｄ ｐｒｏｐｅｌｌａｎｔｓ： ＵＳ， ３８５０７０９［Ｐ］． １９７４．［３７］Ｃｉａｎｃｉｏｌｏ Ａｌｆｒｅｄ Ｄ， Ｓａｂａｔｉｎｅ Ｄｏｎａｌｄ Ｊ． Ｐｒｏｃｅｓｓ ｆｏｒ
ｔｈｅ ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｍｅｒｃｕｒｙ－ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ ａｌｕｍｉｎｕｍｈｙｄｒｉｄｅ ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ： ＵＳ， ３７８５８９０［Ｐ］． １９７４．
储氢材料的储氢原理与研究现状
储氢材料的储氢原理与研究现状 氢能，即氢气中所含有的能量。具有环境友好、资源丰富、热值高、燃烧性能好、潜在经济效益高等特点[2]。目前，能源危机和环境危机日益严重。许多国家都在加紧部署、实施氢能战略，如美国针对运输机械的“Freedom CAR”计划和针对规模制氢的“Future Gen”计划，日本的“New Sunshine”计划及“We-NET”系统，欧洲的“Framework”计划中关于氢能科技的投人也呈现指数上升趋势[3]。但是，氢能的使用至今未能商业化，主要的制约因素就是存储问题难以解决。因此，氢能的利用和研究成为是当今科学研究的热点之一。而寻找性能优越、安全性高、价格低廉、环保的储氢材料则成为氢能研究的关键。 目前，氢可以以高压气态液态、金属氢化物、有机氢化物和物理化学吸附等形式储存。高压气态液态[4]储氢发展的历史 较早，是比较传统而成熟的方法，无需任何材料做载体，只需耐压或绝热的容器就行，但是储氢效率很低，加压到15MPa时质量储氢密度不超过3 %。而且存在很大的安全隐患，成本也很高。 金属氢化物[5-7]储氢开始于1967年，Reilly等报道Mg2Cu能大量储存氢气，接着1970年菲利浦公司报道LaNi5在室温下能可逆吸储与释放氢气，到1984年Willims制出镍氢化物电池，掀起稀土基储氢材料的开发热潮[8-9]。金属氢化物储氢的原理是氢原子进入金属价键结构形成氢化物。有稀土镧镍、钛铁合金、镁系合金、钒、铌、锆等多元素系合金。具体有NaH-Al-Ti、 Li3N-LiNH2、MgB2-LiH、MgH2-Cr2O3及Ni(Cu,Rh)-Cr-FeO x等物质，
新材料概论金属材料及其合金的研究进展
新材料概论金属材料及其合金的研究进展
河南工程学院《新材料概论》考查课 专业论文 金属材料及其合金的研究进展 学生姓名： 学号：== 学院： 专业班级： 专业课程： 任课教师：
日 金属材料及其合金的研究进展 ) 摘要：金属是人们日常生活生产中最不可或缺的材料，更是人类社会进步的关键所在，本篇论文主要论述金属材料的种类、性能及在社会发展中的重要应用，并且展望金属材料在未的发展前景。 关键词：金属材料、镁合金、铝合金、记忆金属 金属材料是指由金属元素或以金属元素为主构成的具有金属特性的材料的统称。包括纯金属、合金、金属间化合物和特种金属材料等。由两种或两种以上的金属，或金属与非金属，经熔炼、烧结或其它方法组合而成并具有金属特性的物质称为合金。工业中广泛使用的金属材料是合金，金属材料中最常用的是钢铁、铝合金、铜合金、镁合金、钛合金等。现代生产生活中种类繁多的金属材料已成为人类社会发展的重要物质基础。 一、金属材料的分类 金属材料通常分为黑色金属和有色金属如图1所示 1、黑色金属又称钢铁材料，包括含铁90％以上的工业纯铁，含碳2％～4％的铸铁，含碳小于2％的碳钢，以及各种用途的结构钢、不锈钢、耐热钢、高温合金、精密合金等。广义的黑色金属还包括铬、锰及其合金。 2、有色金属是指除铁、铬、锰以外的所有金属及其合金，通常分为轻金属、重金属、贵金属、半金属、稀有金属和稀土金属等。有色合金的强度和硬度一般比纯金属高，并且电阻大、电阻温度系数小。 3、特种金属材料包括不同用途的结构金属材料和功能金属材料。其中有通过快速冷凝工艺获得的非晶态金属材料，以及准晶、微晶、纳米晶金属材料等；还有隐身、抗氢、超导、形状记忆、耐磨、减振阻尼等特殊功能合金，以及金属基复合材料等。[1]金属材料按生产成型工艺又分为铸造金属、变形金属、喷射成形金属，以及粉末冶金材料。铸造金属通过铸造工艺成型，主要有铸钢、铸铁和铸造有色金属及合金。变形
碳质储氢材料的研究进展
碳质储氢材料的研究进展 摘要 碳质材料由于具备质量轻、吸氢量大等优良特性，近年来引起了学者们的广泛关注。综述了碳质储氢材料的研究进展，介绍了碳质材料的储氢机理，并就近年来研究的热点探讨了影响碳质材料储氢的各种因素。最后，对碳质储氢材料的发展前景进行了展望。 关键词：碳质材料储氢储氢材料进展 Abstract Carbonaceous materials have been arousing increased research attention recently ，due to numerousadvantages such as low density and high storage capacity ．Research advances of carbonaceous materials for hydrogenstorage are reviewed ，and hydrogen storage mechanism of carbonaceous materials is introduced ．Moreover，based onrecent research highlights ，influence factors on hydrogen storage capacity of carbonaceous materials are discusseck E ventually future development of the carbon materials for hydrogen storage is prospected Key wolds ：Carbonaceous materials ,Hydrogen Storage , Hydrogen Storage Materials , Progress 、八、， 前言 能源和资源是人类赖以生存和发展的源泉。随着社会经济的发展，全球能源供应的日趋紧缺，环境污染的日益加剧，已有的能源和资源正在以越来越快的速度消耗。面对化石燃料能源枯竭的严重挑战，近年来世界各国纷纷把科技力量和资金转向新能源的开发。氢能作为一种可储可输的洁净的可再生能源，从长远上看，它的发展可能对能源结构产生重大改变。洁净无污染的氢能利用技术正在以惊人的速度发展，己引起工业界的热切关注。 氢的规模制备是氢能应用的基础，氢的规模储运是氢能应用的关键，氢燃料电池汽车是氢能应用的主要途径和最佳表现形式，三方面只有有机结合才能使氢能迅速走向实用化。但是，由于氢在常温常压下为气态，密度很小，仅为空气的1／14，故氢的储存就成了氢能系统的关键技术。
金属材料大气腐蚀研究进展汇总
存档日期：存档编号: 北京化工大学 研究生课程论文 课程名称：材料保护学 课程代号： 任课教师： 完成日期： 专业： 学号： 姓名： 成绩：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿
金属材料大气腐蚀研究进展 摘要：本文对金属大气腐蚀研究做了简介，综述了我国的大气腐蚀研究进展，并比较了国内外的发展水平。得出我国的大气腐蚀研究已经进入了世界强国之列，但是总体上与美国等发达国家有着20-30年的差距。对以后的大气腐蚀研究方面提出了展望。 关键词：金属，大气，腐蚀
大气腐蚀是指大气中的腐蚀性气体溶解在水中作用于金属表面所引起的腐蚀[1]。大气腐蚀是金属腐蚀的基本类型，几乎所有与大气接触的金属材料都会受到大气腐蚀，大气腐蚀所造成的损失约占腐蚀总损失的一半以上[2]，因此，开展大气腐蚀与防护的研究具有重要的意义。 1.金属大气腐蚀研究简介 金属的大气腐蚀是自然界中存在的最普遍的腐蚀现象，因此人们在很早以前就已经开始对它进行研究。特别是基于自然环境中的大气腐蚀现场曝晒试验直观、可靠的特点，世界各国对其都格外重视。尤其是像美国、英国和日本等工业发达的国家，早在上个世纪初就开始通过现场曝晒试验研究多种材料在自然大气环境中的腐蚀行为。相比之下，我国开展自然环境的大气腐蚀研究起步较晚，始于20世纪50年代中期，即1955年开始建立大气腐蚀曝晒试验站，但由于历史原因，发展迟缓，不具系统性，期间由于“文革”影响还中断了十几年，直到1980年才在全国范围内恢复自然环境腐蚀试验网站的建设工作[3]。我国在大气腐蚀基础研究方面在国内外发表了大量的论文，这些系列论文的发表极大的提高了我国在大气腐蚀方面的研究地位，标志着我国已经进入大气腐蚀研究强国之列，而且这方面还保持着很好的发展势头[4]。 2.大气腐蚀行为与规律若干研究进展 （1）金属材料自然环境腐蚀幂指数规律的建立和金属大气腐蚀初期行为与规律研究[5]。以黑色金属和有色金属材料在我国典型大气环境中的长期现场腐蚀试验为基础，通过数据采集、评价和综合分析，获得了金属材料在我国典型大气环境中的腐蚀速率幂函数规律和相关参数以及拟合曲线，由此建立的幂函数模型可以表征我国典型大气环境下金属材料的腐蚀规律，这一规律的确认与获得是我国材料大气腐蚀学科领域的重要进展。其模型为： D A n t 其中，D——腐蚀深度（mm）； t——暴晒试验时间（a）； A——第一年的腐蚀深度（与环境及材料有关）； n——代表腐蚀发展趋势（随钢种和环境变化极大，数值一般小于1）； 对Q235和09CuPCrNi耐候钢在模拟潮湿和湿热大气环境中的腐蚀初期行为；铝合金AZ91D镁合金在模拟大气环境中的腐蚀初期行为与机理；Q235、09CuPCrNi耐候钢、铝合金AZ91D镁合金在单一SO2、CO2、NaCl沉积污染状况下和SO2、CO2、NaCl沉积复合污染下的腐蚀初期行为与机理等进行了系统研究，得到了一系列结果，发表在国内外学术刊物上。
金属储氢材料研究进展_范士锋
Chemical Propellants & Polymeric Materials ２０１０年第８卷第２期 · 15 · 金属储氢材料研究进展 范士锋 （海军驻西安地区军事代表局，陕西西安 ７１００６５） 摘 要：综述了金属储氢原理、目前国内外金属储氢材料的研究现状及应用研究进展，对镁系、稀土系、Ｌａｖｅｓ相系、钛系及金属配位氢化物等几个系列金属储氢材料当前的研究热点和存在问题进行了详细介绍，并对未来金属储氢材料在民品和军工方面的应用研究方向和发展趋势进行了展望。 关键词：金属储氢材料；研究进展；发展趋势 中图分类号： ＴＧ１３９．７ 文献标识码： Ａ 文章编号： １６７２－２１９１（２０１０）０２－００１５－０５ 收稿日期：２００９－０９－０９ 作者简介：范士锋（１９７８－），男，工程师，从事战略导弹总体与固体火箭发动机研究。电子信箱：ｊｉｚｈｅｎｌｉ＠１２６．ｃｏｍ 作为燃料，氢具有最高的质量热值（其热值１．２５×１０６ｋＪ／ｋｇ，为汽油的３倍、焦炭的４．５倍）， 是理想的高能清洁燃料之一［１－２］。目前，尽管高压（低于１７ＭＰａ）气态储氢、低温（低于２０Ｋ）液态储氢等技术手段使得氢在一些常规燃料和航天推进等领域得以应用，但高压气态氢体积热值小以及低温液态氢液化过程耗能高、使用条件苛刻等问题严重限制了氢作为火炸药能量供给组分的应用。利用吸氢材料与氢气反应生成固溶体和氢化物的固体储氢方式，能有效克服上述储存方式的不足，而且储氢体积密度大、安全度高、使用和运输便利。因此，今后储氢研究的重点将是新型高性能储氢材料的研发，目前研究较为广泛的主要是金属储氢材料［３］。 储氢材料按氢的结合方式可分为化学键合储氢（如储氢合金、配位氢化物、氨基化合物、有机液体碳氢化合物等）和物理吸附储氢（碳纳米管、多孔碳基材料、金属有机框架材料、纳米储氢材料、多孔聚合物等）。从上述储氢材料的性能（燃烧热、材料密度、储氢密度、反应活性）等衡量标准分析，高热值的金属储氢材料（包括金属氢化物或合金储氢材料）是火炸药燃料组分的发展重点。 文中主要针对当前金属储氢材料的研究热点和存在问题，对相关金属储氢材料的国内外研究进展进行较为详细的综述，以期为此类高性能材料在火炸药中的应用提供研究思路。 １ 金属储氢原理及储氢研究现状 传统的氢气存储方式中，气态储氢方式简单 方便，是目前储存压力低于１７ＭＰａ的常用方法，但存在着体积密度小、运输和使用过程中易燃易爆等缺点；液态储氢方法的体积密度（７０ｋｇ／ｍ３）较高，但氢气的液化需要冷却到２０Ｋ的超低温下才能实现，此过程需消耗的能量约占所储存氢能的２５％￣４５％，且液态氢使用条件苛刻，对储罐绝热性能要求高，目前只限于航天领域。金属储氢材料是目前研究较为广泛、成熟的新型高性能大规模储氢材料之一，其储氢密度高、安全性好、适于大规模氢气储运，最重要的特性是能够可逆地吸、放大量氢气。氢一旦与储氢合金接触，即在其表面分解为Ｈ原子，Ｈ原子扩散进入合金内部直至与合金发生反应而生成金属氢化物，氢即以原子态储存在金属结晶点内（四面体与八面体间隙位置）。在一定温度和氢压强条件下，上述吸、放氢反应式如下式所示： 其中，吸氢过程放热，放氢过程吸热，上述吸、放氢反应过程热力学和动力学与温度、氢压力密切相关，特别是放氢压力与反应温度呈指数变化关系［４］。 储氢材料性能的衡量标准主要用以下２个产量表示：体积储氢密度和质量储氢密度。其中，体积储氢密度为系统单位体积内储存氢气的质量（ｋｇ／ｍ３），质量储氢密度为系统储存氢气的质量与系统质量的比值（质量分数）。考虑储氢材料在火炸药中的应用，系统燃烧热（与储存介质的热值和储氢质量分数的大小密切相关）、系统密度（与储存介质的密度和结构相关）和反应活性（ 与氧化
金属材料疲劳研究综述
金属材料疲劳研究综述 摘要：人会疲劳，金属也会疲劳吗？早在100多年前，人们就发现了金属也是会疲劳的，并且发现了金属疲劳带给人们各个方面的危害，所以研究金属材料的疲劳是非常有必要的。本文主要讲述了国内外关于金属疲劳的研究进展，概述了金属产生疲劳的原因及影响因素，以及金属材料疲劳的试验方法。 关键词：金属材料疲劳裂纹疲劳寿命 一．引言 金属疲劳的概念，最早是由J．V．Poncelet 于1830 年在巴黎大学讲演时采用的。当时，“疲劳”一词被用来描述在周期拉压加载下材料强度的衰退。引述美国试验与材料协会( ASTM) 在“疲劳试验及数据统计分析之有关术语的标准定义”( EZ06-72) 中所作的定义: 在某点或某些点承受挠动应力，且在足够多的循环挠动作用之后形成裂纹或完全断裂时，材料中所发生的局部永久结构变化的发展过程，称为“疲劳”。金属疲劳是指材料、零构件在循环应力或循环应变作用下，在一处或几处逐渐产生局部永久性累积损伤，经一定循环次数后产生裂纹或突然发生完全断裂的过程。在材料结构受到多次重复变化的载荷作用后，应力值虽然始终没有超过材料的强度极限，甚至比弹性极限还低的情况下就可能发生破坏，这种在交变载荷重复作用下材料和结构的破坏现象，就叫做金属的疲劳破坏。据统计金属材料失效80%是由于疲劳引起的，且表现为突然断裂，无论材料为韧性材料还是塑性材料都表现为突然断裂，危害极大，所以研究金属的疲劳是
非常有必要的。 由于金属材料的疲劳一般难以发现，因此常常造成突然的事故。早在100多年以前，人们就发现了金属疲劳给各个方面带来的损害。由于但是条件的限制，还不能查明疲劳破坏的原因。在第二次世界大战期间，美国的5000艘货船共发生1000多次破坏事故，有238艘完全报废，其中大部分要归咎于金属的疲劳。2002 年 5 月，华航一架波音747-200 型客机在由台湾中正机场飞往香港机场途中空中解体，19 名机组人员及206名乘客全部遇难。调查发现，飞机后部的金属疲劳裂纹造成机体在空中解体，是导致此次空难的根本原因。直到出现了电子显微镜之后，人类在揭开金属疲劳秘密的道路上不断取得了新的成果，才开发出一些发现和消除金属疲劳的手段。 二．金属疲劳的有关进展 1839年巴黎大学教授在讲课中首先使用了“金属疲劳”的概念。1850一1860年德国工程师提出了应力-寿命图和疲劳极限的概念。1870一1890年间，Gerber研究了平均应力对疲劳寿命的影响。Goodman提出了考虑平均应力影响的简单理论。1920年Griffith发表了关于脆性材料断裂的理论和试验结果。发现玻璃的强度取决于所包含的微裂纹长度，Griffith理论的出现标志着断裂力学的开端。1945年Miner用公式表达出线性积累损伤理论。五十年代，力学理论上对提出应力强度因子K的概念。六十年代，Manson—Coffin公式概括了塑性应变幅值和疲劳寿命之间的关系。Paris在1963年提出疲劳裂纹扩展速率da／dN和应力强度因子幅值?k之间的关系。1974年，美
储氢材料的发展现状、应用与制备综述
储氢材料的发展现状、应用与制备 摘要：能源危机和开发新能源一直是人类发展进程中相互依赖和相互促进的两个重要因素。为了保护环境，开发新能源，可以利用太阳能、地热、风能及海水等。其中，氢能是人类未来的理想能源，它是一种高能量密度、清洁的能源，是最有吸引力的能源形式之一，具有热值高、资源丰富、干净、无毒、无污染等特性。而氢的贮存和运输一直是个技术难题，由于制造液氢的设备费用很高，液化时又要消耗大量的能量，氢气和空气混合还会有爆炸的危险，因此能否利用氢气作为能源的关键是能否解决氢气的贮存和运输技术。本文简要讲述了储氢材料的发展现状、主要应用与制备技术。 关键词：储氢材料、性质、应用、发展、制备 1引言 当前，人类面临着能源危机，作为主要能源的石油、煤炭和天然气由于长期的过量开采已濒临枯竭。为了开发新能源，人们利用太阳能、地热、风能及海水的温差等，试图将它们转化为二次能源。氢由于其优异的特性受到高度重视，首先氢由储量丰富的水做原料，资源不受限制；第二氢燃烧的生成物是水，环境污染极少，不破坏自然循环；第三，氢由于很高的能量密度；此外，氢可以储存、输送，用途十分广泛。本文主要简述了储氢材料的基本性质、发展现状以及制备工艺。 2储氢材料的基本性质 储氢材料是一种能在晶体的空隙中大量贮存氢原子的合金材料，具有可逆吸放氢的性质。大多数金属合金（M）在一定的温度和压力条件下，与氢生成金属 →MHx+ΔH（生成热）。 氢化物（MHx）：M+XH 2 2.1储氢材料应具备的基本条件 作为储存能量的材料，储氢材料应具备以下条件： （1）易活化，氢的吸储量大； （2）用于储氢时，氢化物的生成热小；用于蓄热时生成热要尽量大； （3）在室温附近时，氢化物的离解压为203-304kPa，具有稳定的合适的平衡分解压； （4）氢的吸储或释放速度快，氢吸收和分解过程中的平衡压（滞后）小； 、水分等的耐中毒能力强； （5）对不纯物如氧、氮、CO、CO 2 （6）当氢反复吸储和释放时，微粉化少，性能不会劣化； （7）金属氢化物的有效热导率大，储氢材料价廉； （8）吸收和释放氢的速度快，氢扩散速度大，可逆性好。 2.2影响储氢材料吸储能力的因素
纳米储氢材料的研究进展
纳米储氢材料的研究进展* 刘战伟? (桂林电子科技大学信息材料科学与工程系，广西 桂林 541004) 摘 要：储氢材料的纳米化为新型储氢材料的研究提供了新的研究方向和思路，本文详细介绍了纳米储氢材料性能提高的机理，综述了纳米碳纳米管储氢材料、镁基纳米储氢材料以及复合纳米储氢材料 的最新研究进展，并对储氢材料纳米化的广阔前景进行了展望。 关键词：纳米；储氢材料；储氢性能 中图分类号：TB383 文献标识码：A文章编号：1003-7551(2009)01-0033-04 1 引言 当今世界，随着传统能源石油、煤炭日渐枯竭，且石油、煤炭燃烧产物二氧化碳和二氧化硫又分别产生温室效应和酸雨危害，使人类面临能源、资源和环境危机的严峻挑战，寻找新的能源已成为人们的普遍共识。氢作为一种洁净能源，已受到人们的充分重视[1]。近年来，在镍氢二次燃料电池等氢能的应用方面不断取得进展。20世纪60年代末，研究者发现Mg2Ni、LaNi5、FeTi等金属间化合物具有可逆储放氢气的特性，并且储氢密度大，可与液氢和固氢效果相比拟[2,3]。此后随着对于金属氢化物作为能量储存以及能量转换材料进一步深入地研究，到目前为止，已开发的贮氢合金主要有AB、AB5、AB2、A2B和镁基五大类型[4]，储氢合金主要由可与氢形成稳定氢化物的放热型金属A(La、Ti、Zr、Mg、V等)和难与氢形成氢化物但具有氢催化活性的金属B(Ni、Fe、Co、Mn等)按一定比例组成。传统的AB、AB2和A2B型储氢合金储氢量不超过2wt%，这对储氢合金的某些应用领域(如燃料电池)是远远不够的。国际能源协会(IEA)要求储氢量至少为5wt%，并且放氢温度低于423K，循环寿命超过1000次。而传统镁基储氢量高，但有放氢温度高和吸放氢动力学慢的缺点。如何获得容量大，充放氢速度快，放氢温度低的新型储氢材料，成为储氢材料与储氢技术研究和开发中至关重要的内容和亟待解决的问题。 纳米材料是指一类粒度在1～100nm之间的超细材料，是介于单个原子、分子与宏观物体之间的原子集合体，是一种典型的介观体系。由于纳米材料的比表面能高，存在大量的表面缺陷，高度的不饱和悬键，较高的化学反应活性以及自身的小尺寸效应、表面效应、量子尺寸效应等，从而使其具有常规尺寸材料所不具备光学、磁、电、热等特性，成为继互联网和基因研究之后科学领域的又一研究热点，引发了世界各国科学工作者在相关理论研究及应用开发的广泛兴趣。纳米尺度的贮氢合金呈现出许多新的热力学和动力学特征，其活化性能明显提高[5,6]，具有更高的氢扩散系统[7,8]，并具有优良的吸放氢动力学性能[7,9,10]。储氢材料的纳米化为新兴的储氢材料的研究提供了新的研究方向和思路，本文详细介绍了纳米储氢材料性能提高的机理，综述了纳米碳纳米管储氢材料、镁基纳米储氢材料以及复合纳米储氢材料的最新研究进展，并对储氢材料纳米化的广阔前景进行了展望。 2 纳米储氢材料储氢性能提高机理 一般认为，储氢合金纳米化提高储氢特性主要表现在以下几个方面原因：（1）量子尺寸效应和宏观量子隧道效应：对于纳米尺寸的金属颗粒，连续的能带分裂为分立的能级，并且能级间的平均间距增大，使得氢原子容易获得解离所需的能量，表现为贮氢合金活化能降低和活化温度降低；（2）纳米材料的表面效应：纳米颗粒具有巨大的比表面积，电子的输送将受到微粒表面的散射，颗粒之间的界面形成电子散射的高势垒，界面电荷的积累产生界面极化，而元素的电负性差越大,合金的生成焓越负,合金氢化物越稳定，金属氢化物能够大量生成。单位体积吸纳的氢的质量明显大于宏观颗粒。（3）比表面积和催化特性：纳米贮氢合金比表面积大，表面能高，氢原子有效吸附面积显著增多，氢扩散阻力下降，而且氢解反应在合金纳米晶的催化作用下反应速率增加，纳米晶具有高比例的表面活性原子, 有利于反应物在其表面吸附,有效降低了电极表面氢原子的吸附活化能,因而具有高的电催化性能。另外，由于纳米晶粒相当细小,导致晶界和晶格缺陷增加,而晶 * 基金项目：广西研究生教育创新计划资助项目（2008105950805M438） ? 通讯作者：liuzhanwei@https://www.docsj.com/doc/5d10995019.html, 收稿日期：2009-01-13 33
耐磨金属材料的最新研究现状
耐磨金属材料的最新研究现状 关键词：耐磨材料；锰钢；抗磨白口铸铁；技术进展 摘要：耐磨金属材料被广泛地应用于工业生产的各个领域, 而随着科学技术和现代工业的高速发展，由于金属磨损而引起的能源和金属材料消耗增加等所造成的经济损失相当惊人。近年来，对金属磨损和耐磨材料的研究，越来越引起国内外人们的广泛重视。本文概述了国内外耐磨金属材料领域研究开发的现状及取得的一系列新进展。 0 引言 随着科学技术和现代工业的高速发展，机械设备的运转速度越来越高，受摩擦的零件被磨损的速度也越来越快，其使用寿命越来越成为影响现代设备(特别是高速运转的自动生产线)生产效率的重要因素。尽管材料磨损很少引起金属工件灾难性的危害，但其所造成的能源和材料消耗是十分惊人的。据统计，世界工业化发达的国家约30%的能源是以不同形式消耗在磨损上的。如在美国,每年由于摩擦磨损和腐蚀造成的损失约1000亿美元，占国民经济总收入的4%。而我国仅在冶金、矿山、电力、煤炭和农机部门，据不完全统计，每年由于工件磨损而造成的经济损失约400亿元人民币[1]。因此，研究和发展耐磨材料，以减少金属磨损，对国民经济的发展有着重要的意义。 1国外耐磨金属材料的发展 国外耐磨材料的生产和应用经过了多年研究与发展的高峰期，现已趋于稳定，并有自己的系列产品和国家标准、企业标准。经历了从高锰钢、普通白口铸铁、镍硬铸铁到高铬铸铁的几个阶段，目前已发展为耐磨钢和耐磨铸铁两大类。 耐磨钢除了传统的奥氏体锰钢及改性高锰钢、中锰钢以外，根据其含量的不同可分为中碳、中高碳、高碳合金耐磨钢；根据合金元素的含量又可分为低合金、中合金及高合金耐磨钢；根据组织的不同还可分为奥氏体、贝氏体、马氏体耐磨钢。而耐磨铸铁主要包括低合金白口铸铁和高合金白口铸铁两大类。二者中最具有代表性的是低铬白口铸铁和高铬白口铸铁，而且这两种材料目前在耐磨铸铁中占有主导地位。马氏体或贝氏体、马氏体组织的球墨铸铁在制作小截面耐磨件方面也占有一席之地，中铬铸铁则应用较少。从整体上看，合金白口铸铁的耐磨性优于耐磨铸钢，但后者韧性好，在诸如衬板、耐磨管道等方面有着广泛的应用[2]。 2 我国耐磨金属材料的发展 据统计,国内每年消耗金属耐磨材料约达300万吨以上，应用摩擦磨损理论防止和减轻摩擦磨损,每年可节约150亿美元。近年来,针对设备磨损的具体工况和资源情况,研制出多种新型耐磨材料。主要有改性高锰钢、中锰钢、超高锰钢
医用金属材料的研究进展
医用金属材料的研究进展 姓名：因 学号： 专业：材料
摘要：介绍了医用金属材料目前的研究现状、性能和应用,指出了医用金属材料 应用中目前存在的主要问题,阐述了近年来生物医用金属材料的新进展1。Medical metal materials with high strength toughness, fatigue resistance, easy processing and forming excellent properties become clinical dosage biggest and wide application of biomedical materials. 关键词：医用金属种类应用研究进展 一生物医用金属材料的简介 生物医用材料是指能够植入生物体或与生物组织相结合的材料,可用于诊断、治疗,以及替换生物机体中的组织、器官或增进其功能。生物医用金属材料是用作生物医用材料的金属或合金，又称外科用金属材料或医用金属材料，是一类惰性材料2。这类材料具有高的机械强度和抗疲劳性能，是临床应用最广泛的承力植入材料。该类材料的应用非常广泛，遍及硬组织、软组织、人工器官和外科辅助器材等各个方面。除了要求它具有良好的力学性能及相关的物理性质外，优良的抗生理腐蚀性和生物相容性也是其必须具备的条件。医用金属材料应用中的主要问题是由于生理环境的腐蚀而造成的金属离子向周围组织扩散及植入材料自身性质的退变，前者可能导致毒副作用，后者常常导致植入的失败。已经用于临床的医用金属材料主要有纯金属钛、钽、铌、锆等、不锈钢、钴基合金和钛基合金等3。 二生物医用金属材料的特性 2.1材料毒性 生物医用金属材料的毒性主要来自金属表面离子或原子因腐蚀或磨损进入周围生物组织，由此作用于细胞，抑制酶的活性，组织酶的扩散和破坏溶酶体。具体可表现为与体内物质生成有毒化合物。并且金属离子进入组织液，会引起水肿、栓塞、感染和肿瘤等。一般才用的降毒方法包括合金化、提高耐蚀性、提高光洁度、表面涂层等4。 2.2生理腐蚀性 生物医用金属材料的生理腐蚀性是决定材料植入后成败的关键，其产物对生物机体的影响决定植入器件的使用寿命。 2.3力学性能 生物医用金属材料需要有足够的强度与塑性。一般说来，对人工髋关节金属材料的要求是：屈服强度>450Mpa；抗拉强度>800Mpa；疲劳强度>400Mpa；延伸率>8%。通常材料的弹性模量大于骨的弹性模量，由此会使得材料与骨应变不同，界面处发生的相对位移造成界面松动；除此产生应力屏蔽，引起骨组织的功能退化或吸收8。 2.4耐磨性 耐磨性影响植入摩擦器件的寿命；以及可能产生有害的金属微粒或微屑，导致周围组织的炎性、毒性反应。可通过提高硬度，表面处理等方法进行改善。 三医用金属材料的种类
储氢材料的研究与发展前景
目录 1.前言 (3) 2.储氢材料 (4) 2.1金属储氢材料 (4) 2.1.1镁基储氢材料 (5) 2.1.2钛基（Fe-Ti）储氢材料 (8) 2.1.3稀土系合金储氢材料 (9) 2.1.4锆系合金储氢材料 (10) 2.1.5金属配位氢化物 (11) 2.2碳质储氢材料 (11) 2.3液态有机储氢材料 (12) 3.储氢方式 (14) 3.1气态储存 (14) 3.2液化储存 (14) 3.3固态储存 (15) 4.氢能前景 (15) 参考文献 (17)
储氢材料的研究与发展前景 摘要：氢能作为一种新型的能量密度高的绿色能源, 正引起世界各国的重视。储存技术是氢能利用的关键。储氢材料是当今研究的重点课题之一, 也是氢的储存和输送过程中的重要载体。本文综述了目前已采用或正在研究的储氢材料, 如镁基储氢材料钛碳基储氢材料、稀土储氢材料、碳质储氢等材料的研究进展、发展前景和方向。 关键字：储氢材料，储氢性能，储氢方式，发展前景 1.前言 当今世界, 化石燃料储量正在迅速减少, 现存储量不能满足日益增长的需求。目前世界能源的80%来源于化石燃料, 但化石燃料的使用产生了大量有害物质, 对环境造成巨大影响。因此, 加速能源系统向可再生能源转换以适应当前和未来世界能源需求, 是迫切需要解决问题。 氢原料来源广泛、无污染且能量转换效率高，是解决未来清洁能源需求问题的首选新能源之一。氢是宇宙中含量最丰富的元素之一。氢气燃烧后只产生水和热，是一种理想的清洁能源。氢能利用技术，如氢燃料电池和氢内燃机，可以提供稳定、高效、无污染的动力，在电动汽车等领域有着广泛的应用前景。由于氢能技术在解决人类面临的能源与环境两大方面的重大作用，国内外对氢能技术都有大量资金投入，以加快氢能技术的研发和应用。 氢能作为一种储量丰富、来源广泛、能量密度高的绿色能源及能源载体，正引起人们的广泛关注。氢能的开发和利用受到美、日、德、中、加等国家的高度重视，以期在21世纪中叶进入氢能经济(hydrogeneconomy)时代。氢能的利用需要解决三个问题:氢的制取、储运和应用，而氢能的储运则是氢能利用的瓶颈。氢在正常情况下以气态形式存在、密度最小、且易燃、易爆、易扩散，这给储存和运输带来很大困难。当氢作为一种燃料时,必须具有分散性和间歇性使用的特点,因此必须解决储存和运输问题。储氢和输氢技术要求能量密度大(包含质量储氢密度和体积储氢密度)、能耗少、安全性高。当氢作为车载燃料使用(如燃料电池动力汽车)时,应符合车载状况的要求。对于车用氢气存储系统,国际能源署(IEA)
氢气储存方法的现状及发展
2018年第2期 作者简介：于忠华（1990-），男，辽宁大连人，主要从事对于气体的存放、监测，做系统的统计工作。 时代农机 TIMES AGRICULTURAL MACHINERY 第45卷第2期Vol.45No.2 2018年2月Feb.2018 氢气储存方法的现状及发展 于忠华1，云建2 (1.,116600; 2.(),116600) 摘要：氢能是当前一项重要新能源，如何有效存储氢是一个非常重要环节。为此文章将对几种常用的氢气储存方法及其现状进行分析，并探讨其发展趋势，以供广大同行参考与交流。 关键词：氢气；储存；方法；现状；发展 1氢气储存方法的现状 （1）压缩储氢。当前，一种较为常见的氢气储存方法就是加压压缩储氢，一般来说都是使用质量较大的钢瓶作为容器。但是因为其氢气密度较低，所以储氢效率不高，将压力增加到15MPa 时，质量储氢密度在3%以下。而对于移动用途来说，将氢气压力提高来增加其携氢量则容易致使氢脆情况出现或是氢分子在容器壁逸出。所以近几年对该种存储方法进行研究，一方面是优化容器材料，让使用的容器耐压更高，且自重更轻，并能够降低氢分子透过容器壁的几率，切实防止氢脆情况出现。当前主要使用的是外面包覆浸有树脂，锻压铝合金为内胆的碳纤维作为储氢容器。另一方面研究在于将部分吸氢物质添加至容器内，用以将储氢密度有效提升，一旦压力减小，便能够自动释放氢出来。 （2）液化储氢。在一般压力情况下，液氢熔点在-253℃，而在-253℃和正常压力情况下气态氢能够液化成液态氢，而液态氢密度是气态氢的845倍，且每kg 液氢热量是汽油的3倍，所以液态储氢非常适合用在储存空间较为有限的场所，例如汽车发动机、航天飞机用的火箭发动机等运输工具当中。但是液化储氢需要使用到超低温用的特殊容器，如若所使用的容器绝热与装料达不到相应要求则容易致使大量蒸发损失。所以当前研究重点在于研究高度绝热的储氢容器。 （3）空心玻璃微球储氢。结合实践来看，空心玻璃微球具有一个特点，即高温状态（300~400℃）呈现出多孔性而常温状态则是非渗透性。而空心玻璃微球的这个特点在当前技术水平下可以用于储存氢气。首先，空气玻璃微球放到10~200MPa 的高压状态中，然后利用设备将氢气加热到200~300℃压进玻璃微球里面，最后待压力和温度降低下来氢气扩散性便因此降低了，这样空心玻璃微球中便完成了氢气储存。通过对相关实验研究可知，空心玻璃微球在一定条件下（比如62MPa 或370℃等情况），微球之中储氢含量可达95%左右。而要想使用氢气的时候只需使用加热储器即可。相较于别的储氢方法，空心玻璃微球具有使用较低成本、稳定性强以及储氢能力高等优点，使其成为了当前氢气储存行业一个重点研究方向。 （4）金属氢化物储氢。氢几乎能够和元素周期表上的惰性气体外的其他元素发生反应生产氢化物，而部分金属间化合物、合金、过渡金属等因为其特殊的晶格结构等因素，在特定 条件下，氢原子能够进到金属晶格的四面体或八面体间隙中生成金属氢化物。在1×106Pa 压力下，金属氰化物有着储氢能力在100kg/m 3以上不过因为金属具有较大密度，从而使得氢的质量在2%~7%左右。除此之外，因为氢不可逆损伤，所以在使用金属储氢方式是常常会出现氢沉淀、高温氢腐蚀、氢化物致使的脆性、氢化物析出而导致的弹性畸变、氢致马氏相变等大大缩短了储氢金属的使用寿命。当前，该项技术正朝着研发更便宜、更轻的金属材料、缩短金属氢化物对氢的充放市场、降低因为充放氢频率过快而损害到储存系统、有效结合压缩储氢与金属氢化物以更好的提高氢气存储数量与效率等方向发展。 2氢气储存的发展探究 总得来说，作为氢能利用的一项关键技术，氢气储存的成本、效率以及含量等等都直接决定着氢能是否得到更好地利用。虽然从实际情况来看，现阶段氢气存储在技术、材料等方面距离氢能实用化还有很长的道路要走。但在科学技术不断发展进步的背景之下，氢气储存领域也取得了不小的进步。以氢气储存方式来说，在现实中氢气储存行业上有着多种方式。①压缩的方式相比于液化具有众多优点，比如效率高、成本低以及带来环境污染低等等；②液化储氢方式虽然成本相比于压缩成本要高的多，但其能量密度却很高，所以它被应用在航空以及军事领域当中；③金属氢化物方式缺点在于成本较高、质量大，但其优点则是储氢密度是当前所有方式最大的，高达100kg/m 3；④碳质吸附方式。该方式是氢气储存领域最新的技术，虽然其仍处在初期研究时期，但碳质吸附方式所具有储氢机理、条件简单以及含量高等诸多优点是使成为了氢气储存行业中的一个重点研究及发展方向。另外，氢气储存今后一个重点发展方向在于实现更高的安全性，为此当前在存储介质材料、安全标准等方面都有着很大的研究。 3结语 总而言之，在能源极为紧缺的今天，氢气作为一种来源广泛、储量丰富、具有较高能量密度的绿色能源正逐步受到社会的关注。在常温常压装填下，氢是以气态形式存在，密度是空气的1/14，所以如何有效储氢是一个关键问题。文章对当前我国氢气储存方法的现状及发展进行分析与探讨，希望能起到 抛砖引玉作用。 参考文献 ［1］张超，鲁雪生，顾安忠.天然气和氢气吸附储存吸附热研究现状［J ］. 太阳能学报，2004，25（2）：249-253. 95
纳米储氢材料研究
纳米储氢技术 摘要：氢能是未来最有发展前景的绿色能源之一，致力于发展以氢作为能源载体的清洁可再生能源技术已成为全球的共识，然而氢的安全高效存储一直是制约氢利用的瓶颈。因此，探寻新型的具有高容量储氢性能和良好吸放氢动力学性能的储氢材料是目前国际上高度关注的研究课题。正在研究的储氢技术主要包括高压储氢、金属氢化物材料、配位氢化物材料、化学氢化物材料、金属有机框架材料等，但目前它们均无法完全满足储氢量高、吸放氢速度较快、吸放氢温度适中、循环性能较好、安全和价格经济等储氢材料的要求。因此，研究者的方向转向了具有多孔和高比表面积的纳米储氢材料。研究者发现，将氢原子在吸放氢的过程中所需要运动的活动范围限制到纳米级，储氢材料能够体现出良好的动力学性能。此外，理论计算结果表明，当颗粒尺寸减少到纳米级时，金属氢化物会因为表面能的急剧增加，使其热力学性能大大改善。因此，制备纳米级的储氢材料是提高材料吸放氢性能的重要途径。例如，碳基纳米结构以其具有轻质量和大比表面积的特点受到关注；使用金属原子对纳米结构的表面进行修饰，包括过渡金属元素、碱金属元素或碱土金属元素等都可以显著的提高纳米结构的化学活性，从而提高储氢量。 关键词：多孔、低维纳米材料、碳纳米管、硼纳米管、金属原子修饰
目录 纳米储氢技术 (1) 1.研究背景 (3) 1.1燃料电池汽车的发展概况 (3) 2.研究现状 (3) 2.2.1高压储氢技术 (5) 2.2.2液化储氢技术 (8) 2.2.3金属氢化物储氢技术 (8) 2.2.4有机液体储氢材料 (9) 3纳米储氢技术 (10) 3.1碳复合纳米材料 (11) 3.1.1碳纳米管或纤维 (11) 3.1.2Ti掺杂碳纳米管 (12) 3.2镁基储氢材料的纳米改性 (15) 3.2.1复合材料储氢性能及温度对储氢性能的影响 (17) 3.3硼基纳米材料储氢 (19) 3.3.1硼化锂低维结构 (19) 3.3.2硼氮纳米结构储氢 (20) 3.3.3金属硼烷结构储氢 (22) 4总结与展望 (22)
储氢材料研究现状和发展前景
储氢材料研究现状和发展前景摘要：氢能作为一种新型的能量密度高的绿色能源, 正引起世界各国的 重视。储存技术是氢能利用的关键。储氢材料是当今研究的重点课题之一, 也是 氢的储存和输送过程中的重要载体。本文综述了目前已采用或正在研究的储氢材 料, 如镁基储氢材料、碳基储氢材料、纳米储氢材料、稀土储氢材料、氨硼烷基 储氢材料的研究进展、发展前景和方向。 关键词：储氢材料、研究现状、发展前景、研究方向 Research and development prospects of the hydrogen storage materials Abstract: As a new type of green energy with high energy density, hydrogen has at tracted extensive attentionon research and applicat ions al l over the world. Consequently, hydrogen storage materials, which are important carriers in hydrogen storage and transport , are one of the hot research topics nowadays.This article reviews the hydrogen storage materials ，such as magnesium based hydrogen storage materials, carbon-based hydrogen storage materials, nanotechnology, hydrogen storage materials, rare earth hydrogen storage materials, ammonia boron alkyl hydrogen storage materials. we review the development prospects and direction. Keywords: hydrogen storage materials; Research; Prospects for development; Research Orientation 引言 当今世界, 化石燃料储量正在迅速减少, 现存储量不能满足日益增长的需求。目前世界能源的80%来源于化石燃料, 但化石燃料的使用产生了大量有害物质, 对环境造成巨大影响。因此, 加速能源系统向可再生能源转换以适应当前和未来世界能源需求, 是迫切需要解决问题。 氢能作为一种储量丰富、来源广泛、能量密度高的绿色能源及能源载体, 正引起人们的广泛关注。氢能的开发和利用受到美、日、德、中、加等国家的高度重视, 以期在21 世纪中叶进入氢能经济时代。氢能的利用需要解决三个问题:
浅谈金属材料耐磨性的研究进展
浅谈金属材料耐磨性的研究进展 摘要：金属材料是一种历史悠久发展成熟的工程材料，对金属材料的干滑动摩擦磨损及电接触滑动摩擦磨损的影响因素进行了研究，并概述了国内外耐磨金属材料领域研究开发的现状及取得的一系列新进展。 关键词：金属材料耐磨发展 一、金属材料分类及机械性能 （1）金属材料的分类。金属材料的基本元素是金属。笼统地说，金属材料具有高强度、优良的塑性和韧性，耐热、耐寒，可铸造、锻造、冲压和焊接，还有良好的导电性、导热性和铁磁性，因此是一切工业和现代科学技术中最重要的材料。金属材料按冶金工业可分为两大类：黑色金属和有色金属。 （2）金属材料的机械性能。金属材料的性能一般分为工艺性能和使用性能两类。所谓工艺性能是指机械零件在加工制造过程中，金属材料在所定的冷、热加工条件下表现出来的性能。金属材料工艺性能的好坏，决定了它在制造过程中加工成形的适应能力。由于加工条件不同，要求的工艺性能也就不同，如铸造性能、可焊性、可锻性、热处理性能、切削加工性等。所谓使用性能是指机械零件在使用条件下，金属材料表现出来的性能，它包括机械性能、物理性能、化学性能等。金属材料使用性能的好坏，决定了它的使用范围与使用寿命。 二、干滑动摩擦磨损对金属材料的摩擦磨损 干滑动摩擦磨损是一种特殊的摩擦磨损形式。摩擦副材料具有高的耐磨性、高而稳定的摩擦系数，较高的力学性能及优良的其他使用性能。在摩擦初期，摩擦面附近的温度梯度很大，而远离摩擦面处温度低，同时温度梯度较小。干滑动摩擦条件下，摩擦副的摩擦表面由于摩擦热的介入，处于非常高的温度。 材料的干摩擦行为中，摩擦系数的高低与摩擦过程中所发生的3种现象有关：滑动表面光滑区域的粘着；磨粒和硬质粗糙对对偶面造成的犁削；粗糙表面的变形。对于不同的滑动条件、摩擦副材料和工作环境，三种过程对摩擦系数的影响是不同的。一般来说，犁削和粗糙表面的变形对总的摩擦系数的影响要比粘着的影响大。当受电弓滑板工作在粉尘、风沙较大条件时，砂粒等硬颗粒附着在滑板或导线上进入接触面，将导致磨粒磨损的产生。磨粒对表面产生犁沟作用或称微切削、划伤表面；磨粒压入表面，因挤压作用使表面材料塑性变形而脆化，从而在滑动时形成鳞片状的剥落屑。影响材料干滑动摩擦磨损行为的因素有： （1）载荷的影响。载荷对复合材料的磨损特性有很大的影响，载荷的增加使摩擦生热显著增加，使基体有蠕变软化的趋势，有利于微裂纹的扩展。同时，载荷增大易于发生严重粘着磨损，磨损量增加。在摩擦过程中，载荷作用下基体次表层的塑性变形，使位错滑移和聚集，产生了许多空位和微裂纹，使表层组织