專利名稱：一種鋁鎵合金及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于金屬材料領(lǐng)域，特別涉及一種合金及其制備方法。
背景技術(shù)：
在全球溫室效應(yīng)越來(lái)越嚴(yán)重的今天，人們對(duì)清潔能源的需求也變得越來(lái)越緊迫，而氫氣的燃燒既能產(chǎn)生足夠的能量，又能產(chǎn)生不污染空氣的水，因此，氫氣是一種十分理想化的清潔能源，但由于氫氣的制備價(jià)格較高，且存在儲(chǔ)存，運(yùn)輸?shù)确矫娴碾y題，因此一直以來(lái)并沒(méi)有得到大面積的應(yīng)用。根據(jù)反應(yīng)式ai+h20 — A1203+H2，利用鋁和水的反應(yīng)可以制備出符合要求的氫氣，且鋁價(jià)格低廉，運(yùn)輸方便，但鋁表面的氧化鋁膜會(huì)阻礙鋁與水的接觸，使上述反應(yīng)不能夠正常進(jìn)行。而鋁鎵合金，由于鎵在鋁中的存在破壞了鋁表面氧化鋁膜的完整性，使上述反應(yīng)得以順利進(jìn)行。但目前，人們制備鋁鎵合金，一般采用如粉末冶金，真空加熱爐熔煉，泡沫冶金等手段，不但工藝復(fù)雜，且所用金屬鎵比重過(guò)大，因此成本較高，不具有很強(qiáng)的經(jīng)濟(jì)性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種工藝簡(jiǎn)單、金屬鎵用量比重大幅減少、能和水快速反應(yīng)制得大量氫氣的鋁鎵合金及其制備方法。本發(fā)明的鋁鎵合金是金屬鎵沿鋁合金晶界分布的兩相組織。上述鋁鎵合金的制備方法如下:I)將金屬鎵放于密閉燒瓶中，再將該密閉燒瓶放入水浴鍋中加熱到50°C，使瓶?jī)?nèi)金屬鎵熔化為液態(tài)，恒溫備用。 2)取金屬鋁，最好是工業(yè)級(jí)純鋁板材，其厚度為0.l-20mm,在惰性氣體如氬氣介質(zhì)的保護(hù)下，采用機(jī)械刮削方法去除表面氧化膜，裸露出純鋁基體，3)繼續(xù)在惰性氣體的保護(hù)下，將上述液態(tài)鎵傾倒在上述裸露出的純鋁基體表面，覆蓋比例為裸露出的純鋁基體表面積的10%-100%，再放入真空加熱爐中，在50-200°C溫度下保溫10-60min，制得所述鋁鎵合金。本發(fā)明的工作原理:由于界面能的降低，使鎵極易沿純鋁晶界擴(kuò)散進(jìn)入鋁基體內(nèi)部，并且其擴(kuò)散速度快，同時(shí)液態(tài)鎵在純鋁中的擴(kuò)散后期，還利用毛細(xì)作用提高了鎵的滲透擴(kuò)散速度。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn):1、制備工藝簡(jiǎn)單，不對(duì)鋁材進(jìn)行過(guò)多加工，不改變基體形狀，省去大量后續(xù)加工步驟。2、金屬鎵用量比重大幅減少，降低了成本。3、制備的鋁鎵合金在干燥的空氣中具有很好的穩(wěn)定性，可制備氫氣，并能夠作為儲(chǔ)存和運(yùn)輸氫氣的新方法；利用鎵破壞了氧化鋁膜的完整性從而消除了由于氧化鋁膜的存在而阻礙鋁與水反應(yīng)制備氫氣的技術(shù)性難題。


:圖1為實(shí)施例1所制備的鋁鎵合金截面組織掃描電鏡圖。圖2為圖1中橫線成分分布曲線。圖3為圖1中方框區(qū)域高倍組織掃描電鏡圖。圖4為實(shí)施例2所制備的鋁鎵合金截面組織掃描電鏡圖。圖5為圖4中橫線成分分布曲線。圖6為圖4中方框區(qū)域高倍組織掃描電鏡圖。圖1與圖4中豎線為由于鎵的滲透所出現(xiàn)陰影區(qū)域和未出現(xiàn)陰影區(qū)域的分界線，在成分分布圖上可知，圖1與圖4中陰影區(qū)域?yàn)殒壍臐B入所致。
具體實(shí)施方式
:實(shí)施例1:取60g金屬鎵放于密閉燒瓶中，將密閉燒瓶放入水浴鍋中加熱到50°C，使瓶?jī)?nèi)金屬鎵熔化為液態(tài)，恒溫備用。取長(zhǎng)度為50mm，寬度為50mm，厚度為2mm的正方形工業(yè)級(jí)純鋁薄板，在氬氣介質(zhì)的保護(hù)下，采用金剛石刀片，去除表面氧化膜。繼續(xù)在氬氣保護(hù)下，將上述液態(tài)鎵傾倒在上述裸露出的純鋁基體表面，覆蓋比例為裸露出的純鋁基體表面積的30%。將表面覆有金屬鎵的鋁薄板置入真空加熱爐中，在50°C下保溫lOmin，即制得鋁鎵合金。圖1所示為所制鋁鎵合金截面的60倍組織掃描電鏡圖，圖中豎線為由于鎵的滲透所出現(xiàn)陰影區(qū)域和未出現(xiàn)陰影區(qū)域的分界線，可以明顯看出由于液態(tài)鎵的滲入對(duì)鋁基體顏色的宏觀外貌影響；圖2為圖1中橫線成分分布圖，從圖上可以看出，圖1中陰影區(qū)域?yàn)殒壍臐B入所致；圖3為圖1中黑框所示區(qū)域1000倍組織掃描電鏡圖，從圖中可以明顯的看出金屬鎵在鋁基體中的分布情形。實(shí)施例2:取60g金屬鎵放于密閉燒瓶中，將密閉燒瓶放入水浴鍋中加熱到100°C，使瓶?jī)?nèi)金屬鎵熔化為液態(tài)，恒溫備用。取長(zhǎng)度為50mm，寬度為50mm，厚度為3mm的正方形金屬鋁薄板，在氮?dú)饨橘|(zhì)的保護(hù)下，采用金剛石刀片，去除表面氧化膜。繼續(xù)在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，將上述液態(tài)鎵傾倒在上述裸露出的純鋁基體表面，覆蓋比例為裸露出的純鋁基體表面積的50%。將表面覆有金屬鎵的鋁薄板置入真空加熱爐中，在100°C下保溫20min，即制得鋁鎵合金。圖4所示為所制鋁鎵合金截面的35倍組織掃描電鏡圖，圖中豎線為由于鎵的滲透所出現(xiàn)陰影區(qū)域和未出現(xiàn)陰影區(qū)域的分界線，可以明顯看出由于液態(tài)鎵的滲入對(duì)鋁基體顏色的宏觀外貌影響；圖5為圖4中橫線成分分布圖，從圖上可以看出，圖4中陰影區(qū)域?yàn)殒壍臐B入所致；圖6為圖4中黑框所示區(qū)域1000倍組織掃描電鏡圖，從圖中可以明顯的看出金屬鎵在鋁基體中的分布情形。實(shí)施例3:取60g金屬鎵放于密閉燒瓶中，將密閉燒瓶放入水浴鍋中加熱到50°C，使瓶?jī)?nèi)金屬鎵熔化為液態(tài)，恒溫備用。取長(zhǎng)度為50mm，寬度為50mm，厚度為0.1mm的正方形工業(yè)級(jí)純鋁薄板，在氬氣介質(zhì)的 保護(hù)下，采用金剛石刀片，去除表面氧化膜。繼續(xù)在氬氣保護(hù)下，將上述液態(tài)鎵傾倒在上述裸露出的純鋁基體表面，覆蓋比例為裸露出的純鋁基體表面積的10%。將表面覆有金屬鎵的鋁薄板置入真空加熱爐中，在50°C下保溫20min，即制得鋁鎵合金。實(shí)施例4:取60g金屬鎵放于密閉燒瓶中，將密閉燒瓶放入水浴鍋中加熱到50°C，使瓶?jī)?nèi)金屬鎵熔化為液態(tài)，恒溫備用。取長(zhǎng)度為50mm，寬度為50mm，厚度為IOmm的正方形工業(yè)級(jí)純鋁薄板，在氮?dú)饨橘|(zhì)的保護(hù)下，采用金剛石刀片，去除表面氧化膜。繼續(xù)在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，將上述液態(tài)鎵傾倒在上述裸露出的純鋁基體表面，覆蓋比例為裸露出的純鋁基體表面積的80%。將表面覆有金屬鎵的鋁薄板置入真空加熱爐中，在200°C下保溫40min，即制得鋁鎵合金。實(shí)施例5:取60g金屬鎵放于密閉燒瓶中，將密閉燒瓶放入水浴鍋中加熱到50°C，使瓶?jī)?nèi)金屬鎵熔化為液態(tài)，恒溫備用。取長(zhǎng)度為50mm，寬度為50mm，厚度為20mm的正方形工業(yè)級(jí)純鋁薄板，在氬氣介質(zhì)的保護(hù)下，采用金剛石刀片，去除表面氧化膜。繼續(xù)在氬氣保護(hù)下，將上述處理過(guò)的金屬鋁浸入在液態(tài)鎵之中，即液態(tài)鎵的覆蓋比例為裸露出的純鋁基體表面積的100%。將表面覆有金屬鎵的鋁薄板置入真空加熱爐中，在200°C下保溫60min，即制得鋁鎵
權(quán)利要求
1.一種鋁鎵合金，其特征在于:它是金屬鎵沿鋁合金晶界分布的兩相組織。
2.上述權(quán)利要求1所述的鋁鎵合金的制備方法，其特征在于: 1)將金屬鎵放于密閉燒瓶中，再將該密閉燒瓶放入水浴鍋中加熱到50°C，使瓶?jī)?nèi)金屬鎵熔化為液態(tài)，恒溫備用。
2)取金屬鋁，在惰性氣體如氬氣介質(zhì)的保護(hù)下，采用機(jī)械刮削方法去除表面氧化膜，裸露出純鋁基體， 3)繼續(xù)在惰性氣體的保護(hù)下，將上述液態(tài)鎵傾倒在上述裸露出的純鋁基體表面，覆蓋比例為裸露出的純鋁基體表面積的10%-100%，再放入真空加熱爐中，在50-200 V溫度下保溫10-60min,制得所述招鎵合金。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鋁鎵合金的制備方法，其特征在于:所述金屬鋁為工業(yè)級(jí)純鋁板材。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的鋁鎵合金的制備方法，其特征在于:所述鋁材的厚度為0.l_20 mm。
全文摘要
一種鋁鎵合金及其制備方法，它是金屬鎵沿鋁合金晶界分布的兩相組織。上述鋁鎵合金的制備方法是將金屬鎵放于密閉燒瓶中，再將該密閉燒瓶放入水浴鍋中加熱到50℃，使瓶?jī)?nèi)金屬鎵熔化為液態(tài)，恒溫備用；取金屬鋁，在惰性氣體如氬氣介質(zhì)的保護(hù)下，采用機(jī)械刮削方法去除表面氧化膜，裸露出純鋁基體；繼續(xù)在惰性氣體的保護(hù)下，將上述液態(tài)鎵覆蓋到上述裸露出的純鋁基體表面，涂層最薄區(qū)域厚度為1-10mm，再放入真空加熱爐中，在50-200℃溫度下保溫10-60min，制得所述鋁鎵合金。本發(fā)明工藝簡(jiǎn)單，不對(duì)鋁材進(jìn)行過(guò)多加工，金屬鎵用量比重大幅減少，降低了成本，制備的鋁鎵合金在干燥空氣中具有很好的穩(wěn)定性，能和水快速反應(yīng)制得大量氫氣，具有很強(qiáng)的經(jīng)濟(jì)性。
文檔編號(hào)C22C1/00GK103233145SQ201310090289
公開(kāi)日2013年8月7日 申請(qǐng)日期2013年3月21日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月21日
發(fā)明者付瑞東, 程凱 申請(qǐng)人:燕山大學(xué)