利用水中摩擦力对铝进行氢充电

当用氢气向铝合金充电时，表面存在氧化膜是一个挑战。为了解决这个问题，我们开发了一种利用水中摩擦将大量氢气引入铝合金的方法。当搅拌杆的旋转和抛光纸上的试样可以可视化时，该方法是最容易理解的。

成功取决于稳定搅拌杆的旋转。演示这个程序的将是我实验室的本科生Arayama女士。如本文所述，制造铝合金测试件。

在 520 摄氏度的气炉中加热测试件一小时，然后在水中淬火测试件，执行溶液热处理。下一步，峰值老化热处理，在175摄氏度下将试验件退火18小时。准备测试件的最后一步是使用碳化硅磨纸抛光表面。

在进行水法中的摩擦之前，对测试件进行称重和测量。使用电平衡将测试件的重量重量为 0.0001 克。使用光学比较器测量测试件的厚度和宽度，精度为 0.0001 毫米。

水程序中的摩擦在磁搅拌定制反应容器中进行。首先，使用胶水将两块测试件连接到氟碳聚合物三角搅拌棒上。接下来，准备反应容器，一个定制的玻璃容器。

使用双面胶带将抛光纸连接到反应容器的内底。将反应容器放在磁力搅拌器上。然后将测试件和搅拌棒放在抛光纸和反应容器的顶部，并加入100毫升蒸馏水。

将橡胶盖放在反应容器上。将气体入口连接到高纯度气孔，然后打开气体。将气体出口连接到气相色谱仪。

通过橡胶盖将 pH 探头插入容器中。打开阿格龙。一旦反应容器中的气体被砷完全取代，该装置就可以为铝合金测试件充电。

打开磁力搅拌器。为了稳定搅拌棒在水中的运动，控制旋转速度很重要。从 60 rpm 到 240 rpm 的速度最佳。

每两分钟，使用气相色谱仪测量氢气浓度，并测量pH值。一小时后，关闭磁力搅拌器，然后从反应容器上拆下测试件和搅拌棒。将测试件从搅拌棒中分离，浸入丙酮中，并应用超声波振动五分钟。

在继续下一步之前，测量测试件的重量和厚度。使用拉伸测试机测量测试件的材料属性。将机器的交叉头速度设置为每分钟 2 毫米。

然后测量测试件的应力-应变关系。要计算在水过程中摩擦过程中吸收的氢气量，首先测量测试件在加热时释放的氢气。将测试件切割成矩形形状，由 10 毫米一比 5 左右。

将测试件放在直径为 10 毫米的石英管内，然后将石英管放在管状炉中。将管连接到气相色谱仪和气相供。打开气的流量。

加热含有测试件的石英管，将温度以每小时200摄氏度的恒定速率升高，直到达到625摄氏度的温度。在加热石英管和试片时，使用气相色谱仪每两分钟测量一次释放的氢气。具有三种不同铁浓度的铝-镁-硅合金在水处理过程中受到摩擦，0.1%铁、0.2%铁和0.7%铁。

无论铁浓度如何，测试件在过程中都会释放大量的氢气。对无充电样品和带氢样品进行了热解吸分析。无论合金的铁浓度如何，由于水法中的摩擦，氢总浓度增加。

与在潮湿空气中预染色的方法相比，水中的摩擦是氢充电铝合金的有效方法。热吸附分析表明，利用水法摩擦法加氢的合金的氢释放率较高，计算出的氢浓度要高得多。与未充电合金样品相比，加氢合金样品的延展性较低。

这表明水道中的摩擦导致了氢脆化。利用二次电子显微镜对含有0.1%铁的铝镁硅合金的断裂形态进行检验。水过程中摩擦后，形态改为颗粒边界断裂。

这表明水过程中摩擦引入的氢原子增强了颗粒边界的分离，导致氢脆化。通过暴露和潮湿的空气，以缓慢搅拌速度对铝合金进行氢化。然而，目前的方法导致更多的氢气充电量。

这种方法使研究人员能够轻松地评估具有不同不同化学成分的铝合金的氢脆度灵敏度。可应用于储氢材料的发展。