CN105734346A - 一种含氢量可调的金属块体材料及其制备方法 - Google Patents

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马书旺
杨剑
梁秋实
刘坤
杨志民
甘斌
何震
罗英
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Abstract

本发明公开了一种含氢量可调的金属块体材料及其制备方法。该材料由金属基体和金属氢化物复合而成，所述金属基体为铝或铝合金；所述金属氢化物为氢化锆或氢化钛；含有的金属氢化物的体积分数为2％～33％，含氢量为1000μg/g～10000μg/g。该材料的制备方法为粉末冶金法，通过等静压成型实现材料的致密化。本发明可精确调节金属块体材料的含氢量，制备的金属块体材料具有力学性能和耐久性良好且氢含量释放可控的特点，可用于氢含量测试标样和其它需要精确控制释放氢气气量的场合。

Description

一种含氢量可调的金属块体材料及其制备方法
技术领域
本发明属于含氢块体材料制备技术领域，具体涉及一种含氢量可调的金属块体材料及其制备方法，该材料具有氢含量精确可控的特点，可用于氢含量测试标样和其它需要精确控制释放氢气气量的场合。
背景技术
目前国内用于测试材料内部含氢量的标准主要有《钢铁氢含量的测定惰气脉冲熔融热导法》，标准号GB/T223.82-2007，该标准适用于钢铁中质量分数为0.2μg/g～30.0μg/g氢含量的测定。测试中，使用的标准样品为质量在0.5g～2.5g之间的钢中氢标准物质，其氢含量接近或略大于未知样品氢含量。
上述标准只适用于含氢量较低的材料中氢含量的测量，但对于含氢量较高(如氢的质量分数＞30μg/g)的材料，目前尚没有特定的适用标准，测试方法一般采用惰气脉冲红外吸收法，并参照标准ASTME1447-2009或GB/T4698.15。上述两种标准均适用于钛合金中质量分数为6μg/g～260μg/g氢含量的测定。测试中，使用的标准样品为质量在0.15g～0.3g之间的钛中氢标准物质，其氢含量接近或略大于未知样品氢含量。目前，钛中氢标准物质主要包含有氢含量为200μg/g左右和氢含量为20000μg/g左右的标准样，对于氢含量介于中间范围的标准样却很难制备，若仍采用上述标准样来校准测试含氢量介于中间范围的材料，测试值会带来很大的误差。因此，为了扩大含氢量的测试范围，目前亟需一种稳定的、氢含量精确调节的氢标准物质。
发明内容
本发明的目的在于提供一种含氢量可调的金属块体材料及其制备方法，所述的金属块体材料稳定、含定量氢，该材料可应用于氢标准物质和其它需要精确控制释放氢气气量的场合。
本发明的技术方案如下：
一种含氢量可调的金属块体材料，由金属基体和金属氢化物复合而成，所述金属基体为铝或铝合金；所述金属氢化物为氢化锆或氢化钛。
其中，含有的金属氢化物的体积分数为2％～33％，含氢量为1000μg/g～10000μg/g。
进一步的，所述铝合金为铝镁合金。
上述含氢量可调的金属块体材料的制备方法，采用粉末冶金法，将金属基体粉末和金属氢化物粉末混合均匀，通过等静压成型实现材料的致密化，制备金属块体材料。
本发明的含氢量可调的金属块体材料，通过改变金属基体粉末和氢化物粉末的配比，使金属氢化物的体积分数为介于2％～33％之间的任意值(其余为金属基体及不可避免的杂质)，该材料的含氢量可在1000μg/g～10000μg/g范围内进行调节。当金属氢化物的体积分数小于2％时，材料的含氢量较低且氢元素的分散均匀性较差；当金属氢化物的体积分数大于33％时，采用粉末冶金法很难制备成型，材料的致密度和力学性能较差。只有使金属氢化物的体积分数介于上述区间范围内，材料的含氢量才能精确调节，制备的金属块体材料才能具有力学性能和耐久性良好且氢含量释放可控的特点，将该材料应用于氢标准物质可有效扩大氢含量的测试范围。
本发明采用粉末冶金法，将金属基体粉末和金属氢化物粉末按一定比例进行配比并混合均匀，通过等静压成型实现材料的致密化，最终制备稳定的、含定量氢的金属块体材料。通过改变金属基体粉末和氢化物粉末的配比，该材料的含氢量可在较大范围内进行调节(1000μg/g～10000μg/g)。将该材料可用于氢含量测试标样和其它需要精确控制释放氢气气量的场合，可有效扩大氢含量的测试范围。
附图说明
图1为含氢量可调的金属块体材料的DSC曲线。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
实施例1
称取纯铝粉末95g、氢含量为2.0％的氢化锆粉末5g，在氩气保护气氛下对称取的两种原料进行混合，确保两种粉末混合均匀。将上述混合粉末装入包套中进行等静压成型，实现材料的致密化。该方法制备的块体材料的氢含量为1000μg/g，制备的含氢量可调的金属块体材料可精确调节含氢量，具有力学性能和耐久性良好且氢含量释放可控的特点，如图1，通过曲线可以看出，制备的含氢块体材料可以通过高温加热方式促使材料内部发生放热反应，从而释放出材料内部含有的氢元素。
实施例2
称取纯铝粉末80g、氢含量为2.0％的氢化锆粉末20g，在氩气保护气氛下对称取的两种原料进行混合，确保两种粉末混合均匀。将上述混合粉末装入包套中进行等静压成型，实现材料的致密化。该方法制备的块体材料的氢含量为4000μg/g。
实施例3
称取纯铝粉末50g、氢含量为2.0％的氢化锆粉末50g，在氩气保护气氛下对称取的两种原料进行混合，确保两种粉末混合均匀。将上述混合粉末装入包套中进行等静压成型，实现材料的致密化。该方法制备的块体材料的氢含量为10000μg/g。
实施例4
称取铝合金粉末50g、氢含量为2.0％的氢化钛粉末50g，在氩气保护气氛下对称取的两种原料进行混合，确保两种粉末混合均匀。将上述混合粉末装入包套中进行等静压成型，实现材料的致密化。该方法制备的块体材料的氢含量为10000μg/g。
实施例5
称取铝镁合金粉末50g、氢含量为2.0％的氢化锆粉末50g，在氩气保护气氛下对称取的两种原料进行混合，确保两种粉末混合均匀。将上述混合粉末装入包套中进行等静压成型，实现材料的致密化。该方法制备的块体材料的氢含量为10000μg/g。

Claims (4)

1.一种含氢量可调的金属块体材料，其特征在于，由金属基体和金属氢化物复合而成，所述金属基体为铝或铝合金；所述金属氢化物为氢化锆或氢化钛。
2.根据权利要求1所述的含氢量可调的金属块体材料，其特征在于，含有的金属氢化物的体积分数为2％～33％，含氢量为1000μg/g～10000μg/g。
3.根据权利要求1所述的含氢量可调的金属块体材料，其特征在于，所述铝合金为铝镁合金。
4.权利要求1-3所述的一种含氢量可调的金属块体材料的制备方法，其特征在于，采用粉末冶金法，将金属基体粉末和金属氢化物粉末混合均匀，通过等静压成型实现材料的致密化，制备金属块体材料。
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