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高熵合金是指最少包含5種主要元素且每種元素的原子百分比在5%到35%之間的合金。與傳統(tǒng)合金相比，高熵合金通過成分優(yōu)化設計具有更大的性能優(yōu)勢，如高硬度、強度和較好的塑性、優(yōu)越的熱穩(wěn)定性 、良好的耐腐蝕性和高耐磨性。因此，高熵合金在航空航天、電子、機械制造、冶金、化工等多個領域具有廣闊的應用前景。

特別地，高熵合金儲氫應用也是目前的研究熱點之一。氫的高效、安全儲存是當前制約氫能利用實用化與規(guī)?；钠款i。與傳統(tǒng)的高壓氣態(tài)儲氫或低溫液態(tài)儲氫相比，固態(tài)儲氫具有較高的能量密度和安全性，被認為是最具發(fā)展前景的儲存技術(shù)。

常用的高熵合金制備方法有：真空熔煉法、粉末冶金法、機械合金化法、化學氣相沉積法等。以上這些方法都可以制備高熵合金，不同的方法適用于不同的合金類型和應用領域，其中機械合金化法是用高能球磨等機械處理手段，使多種金屬元素混合均勻制備成高熵合金的方法。在本文中，我們將從高熵合金實驗室制備的案例出發(fā)，來說明機械合金化法在其中的應用。

高熵儲氫合金制備案例

將高熵合金引入儲氫合金方向的研究是近年來的熱點之一，高容量輕質(zhì)儲氫材料的研究也是推動當前氫燃料電池動力汽車規(guī)模應用的關鍵。高容量輕質(zhì)儲氫材料研發(fā)主要著眼于多主元高熵合金的儲氫性能，Mg-Ti合金因Mg 和Ti 均為輕質(zhì)的吸氫元素且其形成的氫化物具有高的質(zhì)量儲氫密度，被視作高容量輕質(zhì)儲氫材料的候選之一。本文試圖通過對《球磨時間對含鎂高熵合金MgTiV2NiCr0.2儲氫性能影響》一文的簡單解讀，來說明高能球磨儀可用于制備Mg-Ti輕質(zhì)合金。在原研究中，課題組采用球磨法制備了MgTiV2NiCr0.2合金，并研究球磨時間對該合金的組織結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變和相應儲氫性能的影響。

簡述實驗過程如下：試驗原材料采用質(zhì)量分數(shù)高于99.9%的Mg粉、Ti粉、V粉、Ni粉、Cr粉，粒度≤75μm。在氬氣氣氛的真空手套箱中，按照化學計量比將上述原料稱量后混料后放入不銹鋼球磨罐中，然后放入不銹鋼磨球，設置球料比然后用球磨機球磨15min 停止30min，如此反復運行至累計球磨時間分別達到5、10、15、20、30和40h。研磨完成后將球磨后的合金粉取出密封進行后續(xù)組織分析與儲氫性能測試。

從XRD圖譜可以看出，從開始研磨5小時到20小時，隨著研磨時間推移得到了相結(jié)構(gòu)單一的高熵合金組織。但是隨著球磨時間繼續(xù)延長，出現(xiàn)了少量MgO。

圖1：不同球磨時間下MgTiV2NiCr0.2 合金的XRD 譜圖

同時，原文作者也對比不同球磨時間下的合金儲氫性能，5到20小時之間，合金的吸氫能力隨著球磨時間遞增，但球磨40h后，合金的吸氫動力學性能反而變差。作者結(jié)合結(jié)構(gòu)分析，原因之一可能是由于不吸氫的MgO出現(xiàn)且含量逐漸變大造成的。

圖2：不同球磨時間的MgTiV2NiCr0.2 合金在6MPa，300℃下的儲氫動力學曲線圖

為什么要選用萊馳高能球磨儀進行實驗室的高熵合金制備？

從上述案例的簡要陳述中，我們不難看出，用機械球磨法在實驗室制備Mg-Ti高熵合金是完全可實現(xiàn)的，但同時，在制備的過程中，由于球磨時間太長，Mg有被氧化的可能性，進而可能會影響到實驗結(jié)果即合金的吸氫性。因此，采用機械密封性能更好、能量更高且同時能在實驗過程中進行氣氛保護的球磨設備是更好的選擇。

萊馳球磨儀的通氣頂蓋設計可以用來進行需要氣氛保護的實驗，在我們推薦兩款萊馳高能球磨儀產(chǎn)品來進行實驗室的高熵合金制備。

Emax高能球磨儀 —— 超精細研磨儀

Emax是一款革命性的超精細研磨儀，最高轉(zhuǎn)速達到2000rpm，對于難融合的樣品，球磨機械合金法可以提供高能量輸出的撞擊和摩擦，實驗顯示Emax的時間明顯少于常規(guī)行星式球磨儀，不僅如此，最后的結(jié)果也顯示轉(zhuǎn)化率更高，無定形態(tài)更少、發(fā)熱結(jié)塊現(xiàn)象也更少。

PM300高能行星式球磨儀

行星式球磨儀PM300功能強大、配有兩個研磨工位，可支持高達500毫升容積的研磨罐。最高800rpm的高轉(zhuǎn)速，產(chǎn)生的高離心力導致粉碎效率極大提升，從而縮短了工作時間。PM300也是機械化學反應（機械化學合成、機械合金化和機械催化）或納米級超細研磨等研究任務的理想選擇。

如您想要了解更多關于Retsch在機械合金化上的應用，歡迎咨詢我們。

關于萊馳品牌

德國RETSCH（萊馳）品牌創(chuàng)立于1915年，是Scientific Division （科學儀器事業(yè)部門）的核心品牌之一，是全球最大的實驗室固體樣品前處理暨研磨粉碎篩分設備的生產(chǎn)廠家，主要產(chǎn)品為超離心研磨儀ZM200、顎式破碎儀BB系列、盤式研磨儀DM200/RS200、行星球磨儀PM系列、刀式搗磨儀GM200/GM300，冷凍研磨儀MM400/Cryomill，篩分儀AS系列，快速干燥儀TG200、自動分樣儀PT100/PT200，壓片機PP25/PP40等，在商檢、質(zhì)檢、高校、農(nóng)業(yè)、生物、制藥、化工、研究所等領域有廣泛的客戶基礎。詳細資料可瀏覽德國RETSCH官方中文網(wǎng)站