氢化燃烧合成(Hydriding Combustion Synthesis，HCS)法作为一种材料合成新技术为高性能镁基储氢合金的研究和开发提供了有效途径。HCS自1997年提出以来，国内外的研究基本处在工艺和实验研究范围，很多机理方面的问题亟待解决。为此，本文在全面综述镁基储氢合金HCS国内外研究进展的基础上，主要围绕HCS产物储氢性能和结构特征、HCS产物高活性机理、HCS产物微结构与HCS过程之间的关系和HCS产物微结构的形成机理、影响HCS产物特性的主要因素、影响规律及机理，并采用X射线衍射技术(XRD)、扫描电子显微分析(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)、俄歇电子能谱(AES)、高分辨透射电子显微分析(HR-TEM)和压力-组分-温度分析(PCT)等手段，开展了深入研究；此外，本文还对HCS法制备镁基复合储氢合金(Mg-Mg2Ni和Mg-CaNi5)，进行了探讨。研究成果对促进HCS技术的发展和镁基储氢合金的实用化进程具有重要的理论意义和实际应用价值。　　 根据实验对压力控制精度和合成气氛转换的要求，本研究首先改造实验室的HCS设备，并利用该设备，以不经压制的Mg、Ni混合粉末为原料，在1.8 MPa初始氢压、850 K合成温度和60 min合成保温时间下制备了镁基储氢合金氢化物M92NiH4，并对其性能进行了表征和分析。研究表明，HCS产物具有高的氢化活性，不经任何活化处理，第一次吸氢就能达到饱和吸氢量3.49 wt％(603 K，3.0MPa)，且具有很快的吸氢速率，如400 s即可达到饱和吸氢量的90％；在不同温度下，HCS产物均比传统熔炼法(Ingot Metallurgy，IM)产物Mg2Ni具有优异的吸氢动力学性能。　　 本文对HCS产物的微结构进行了系统研究，并从氢与储氢合金相互作用的过程出发，揭示了氢化燃烧合成Mg2NiH4产物高活性的机理。研究表明，HCS产物高活性机理具体体现在以下六个方面：(1)HCS产物主要由Mg2Ni完全氢化物M92NiH4组成，只含有少量的不完全氢化物Mg2NiH0.3，且没有Mg的存在；(2)与IM法制备的Mg2Ni合金相比，HCS产物具有较大的晶胞体积和较小的晶粒尺寸；(3)HCS产物具有疏松多孔的颗粒特性，且存在大量的表面和体微裂纹；(4)HCS产物中存在大量的晶格缺陷，如晶格畸变、位错、堆垛层错和微孪晶等；(5)与IM产物MgO表面膜相比，HCS产物表面Mg(OH)2膜的存在可以有效降低表面氧化对吸氢过程的负面影响；(6)HCS产物以氢化物形式存在，其在脱氢过程中产生颗粒细化和裂纹增多的颗粒特性变化，为随后的吸氢过程带来了大量的新鲜表面。　　 本研究对HCS法制备Mg2NiH4产物微结构形成机理进行了探讨。结果表明，HCS产物的微结构主要由两个关键因素控制，即燃烧合成中间反应产物Mg2Ni微结构特征和HCS降温过程中Mg2Ni的氢化程度。氢化燃烧合成Mg2NiH4过程中，随Mg、Ni合成过程的推进，Mg颗粒不断减小，Ni颗粒不断增大，Mg2Ni的合成源于Mg向Ni的迁移，在低于Mg-Ni低共熔点的温度下就有大量Mg2Ni生成。对应于HCS升温不同阶段，Mg2Ni的合成可分别用气-固反应机制、瞬时液相反应机制和固-固反应机制来进行描述。燃烧合成中间反应产物疏松多孔，且具有比原始Mg颗粒小得多的颗粒尺寸，这种结构特性对HCS最终产物微结构的形成和储氢性能起到了关键作用。　　 HCS过程中氢气气氛对获得高活性的最终产物至关重要，无论是在升温阶段还是在降温阶段，使用氩气气氛都会使最终产物的活性显著降低，高的合成氢压有利于提高HCS最终产物中Mg2NiH4的含量及其氢化活性，燃烧合成中间反应产物在降温过程中不同的氢化程度是不同合成气氛下最终产物具有不同氢化活性的主要原因。与氩气气氛相比，HCS升温阶段使用氢气气氛时的燃烧合成中间反应产物具有更小的颗粒尺寸和高的孔隙率，这对于促进其在降温过程中的氢化是有利的。　　 对HCS制备Mg2NiH4中间反应的研究表明，在氢化燃烧合成Mg2NiH4过程中，对镁氢化反应进行适当保温可以提高燃烧合成中间反应产物Mg2Ni的氢化活性。镁镍合成温度的提高或保温时间的延长在促进镁镍反应的同时，也使得镁镍合成中间反应产物颗粒团聚长大，孔隙减少，从而使其氢化活性不断降低。对HCS降温过程中Mg2Ni氢化反应进行保温可以提高燃烧合成中间反应产物Mg2Ni的氢化程度，使HCS最终产物纯度有所增加，为氢原子扩散提供足够的时间是促进Mg2Ni氢化的重要途径。　　 本文对HCS法制备Mg-Mg2Ni和Mg-CaNi5复合储氢合金产物的组成和性能进行了研究。结果表明，利用HCS法制备的Mg-Mg2Ni复合储氢合金主要由Mg和Mg2Ni的氢化物组成，而燃烧合成中间反应产物Mg2Ni在HCS降温阶段较低的氢化程度主要是由Mg2Ni周围包覆的Mg以及MgH2较高的热力学稳定性造成的。Mg-Mg2Ni复合储氢合金(Mg：Ni=7.85:1)无活化首次吸氢量可达4.75 wt.％(603 K，3.0 MPa)。利用HCS法制备Mg-CaNi5复合储氢合金升温过程中，Mg与CaNi5反应生成Mg2Ni和Ca，而生成的Mg2Ni和Ca，以及反应剩余的Mg在HCS降温过程中发生氢化反应生成各自的氢化物，Mg-30 wt.％CaNi5复合储氢合金无活化首次吸氢量为3.51wt.％(603 K，3.0 MPa)。