本文關(guān)鍵詞：Y,Mn和Nd合金元素對(duì)鎂合金耐蝕性和電化學(xué)性能影響

  更多相關(guān)文章： 鎂合金 電化學(xué)性能 腐蝕性能 微觀組織 合金元素

【摘要】：鎂合金電負(fù)性高,能量密度大,在電化學(xué)領(lǐng)域具有很大的應(yīng)用潛力。但是鎂合金本身由于化學(xué)性能活潑,自腐蝕問題嚴(yán)重,在鎂電池方面的應(yīng)用受到了限制。因此,本文通過考了Y,Mn和Nd三種合金因素以及形成的第二相對(duì)鎂合金的腐蝕性能和電化學(xué)性能的影響來(lái)分析考察鎂合金作為陽(yáng)極材料的性能,并討論了第二相的種類和分布情況對(duì)鎂合金腐蝕性能和電化學(xué)性能的影響,找到性能最好的陽(yáng)極材料。本文采用浸泡實(shí)驗(yàn),失重實(shí)驗(yàn)和析氫實(shí)驗(yàn)來(lái)測(cè)試了三種合金元素對(duì)鎂合金的腐蝕性能的影響,通過開路電位測(cè)試(OCP)、Tafel極化曲線、電化學(xué)阻抗測(cè)試(EIS)、恒電流-時(shí)間曲線測(cè)試以及掃描電子顯微鏡(SEM)等手段考察了鎂合金在3.5 wt.%NaCl溶液中,作為電池陽(yáng)極材料的電化學(xué)性能。第二相的種類方面,比較了α-Mn,Mg24Y5和Mg12Nd三種第二相對(duì)鎂合金的耐腐蝕性能和電化學(xué)性能的影響;第二相的分布狀態(tài)方面,比較在晶界連續(xù)分布的Mg12Nd和枝晶間分布的Mg24Y5的兩種第二相分布狀態(tài)對(duì)鎂合金的耐腐蝕性能和電化學(xué)性能的影響。研究結(jié)果如下:隨著Y元素的增加,Mg-Y合金的耐腐蝕性能逐漸降低。富含Mg24Y5第二相的枝晶間首先發(fā)生點(diǎn)蝕現(xiàn)象,隨后沿著富Y的區(qū)域發(fā)生擴(kuò)展。同時(shí),在浸泡的過程中,M-Y合金的腐蝕速率呈現(xiàn)先上升后平穩(wěn)的趨勢(shì)。而電化學(xué)活性隨著Y含量的逐漸增加,恒電流放電電壓性能逐漸提高。同時(shí),隨著第二相數(shù)量的增加,放電形貌逐漸均勻,放電產(chǎn)物富集的現(xiàn)象逐漸減小。隨著Mn元素的增加,Mg-Mn合金的耐腐蝕性性能逐漸提高。利用失重法測(cè)得的腐蝕速率中,Mg-0.5Mn合金的腐蝕速率隨著浸泡時(shí)間的增加而增加。Mg-1Mn,Mg1.5Mn和Mg-2Mn合金的腐蝕速率隨著浸泡時(shí)間的增加而逐漸穩(wěn)定。α-Mn第二相與基體之間,沒有發(fā)生劇烈的電偶腐蝕現(xiàn)象。其電化學(xué)性能隨著Mn含量的增加而逐漸降低,恒電流放電電壓逐漸降低。隨著Mn含量的增加,放電形貌逐漸不均勻,出現(xiàn)大量的放電產(chǎn)物富集。在Mg-x Y-1Mn合金中,合金的耐腐蝕性能隨著Y含量的增加而逐漸增加。Mg-0.5Y-1Mn和Mg-1Y-1Mn的腐蝕速率隨著浸泡時(shí)間的增加逐漸平穩(wěn),而Mg-3Y-1Mn和Mg-5Y-1Mn的腐蝕速率隨著浸泡時(shí)間的增加,而呈現(xiàn)一個(gè)上升趨勢(shì)。Mg24Y5第二相依舊是發(fā)生點(diǎn)蝕的源頭。橫向?qū)Ρ萂g-Y合金,Mn的添加提高了合金的耐腐蝕性能。隨著Y含量的從0.5wt.%增加到3wt.%,合金的電化學(xué)活性逐漸降低,恒電流放電電壓逐漸降低。從3wt.%增加到5wt.%,電化學(xué)活性再次上升。同時(shí),隨著Y含量的增加,放電形貌逐漸均勻。在Mg-x Nd-0.3Zr合金中,Mg-5Nd-0.3Zr合金兼?zhèn)渲詈玫哪透g性能和最好的放電性能。Mg-5Nd-0.3Zr中的Mg12Nd第二相在浸泡過程中,可以有效的阻礙腐蝕的連續(xù)進(jìn)行,有效的保護(hù)了基體。而Mg-11Nd-0.3Zr中的Mg12Nd第二相在浸泡過程中,由于過于粗大,在腐蝕過程中,成為腐蝕裂縫的源頭。同時(shí),Mg-5Nd-0.3Zr的電化學(xué)活性較高。其恒電流放電電壓較高,同時(shí),放電形貌也較均勻。
【關(guān)鍵詞】：鎂合金 電化學(xué)性能 腐蝕性能 微觀組織 合金元素
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TG146.22
【目錄】：

• 中文摘要3-5
• 英文摘要5-10
• 1 緒論10-14
• 1.1 綜述10
• 1.2 鎂-空氣電池陽(yáng)極材料的研究現(xiàn)狀10-11
• 1.3 鎂陽(yáng)極材料的電極的研究現(xiàn)狀11-13
• 1.4 本文的研究目的和內(nèi)容13-14
• 1.4.1 研究目的及意義13
• 1.4.2 研究?jī)?nèi)容13-14
• 2 實(shí)驗(yàn)材料及方法14-20
• 2.1 化學(xué)試劑及儀器14
• 2.2 實(shí)驗(yàn)合金的成分設(shè)計(jì)和制備14-15
• 2.3 耐腐蝕性能的測(cè)試方法15-16
• 2.4 合金的電化學(xué)性能的測(cè)試方法16-19
• 2.5 SEM（Scanning Electron Microscope) 掃描電鏡分析19
• 2.6 XRD (X-Ray Diffraction)分析19-20
• 3 Mg-Y合金的耐腐蝕性能和放電性能的研究20-34
• 3.1 Mg-Y二元合金的微觀組織和形貌20-21
• 3.2 Mg-Y陽(yáng)極合金材料的耐腐蝕性能試驗(yàn)21-28
• 3.2.1 Mg-Y合金的析氫實(shí)驗(yàn)分析21-23
• 3.2.2 Mg-Y合金的腐蝕形貌分析23-26
• 3.2.3 Mg-Y合金的腐蝕速率分析26-28
• 3.3 Mg-Y合金的電化學(xué)性能研究28-33
• 3.3.1 Mg-Y合金的開路電位分析28-29
• 3.3.2 Mg-Y合金的Tafel極化曲線的分析29-30
• 3.3.3 Mg-Y合金交流阻抗的分析30-31
• 3.3.4 Mg-Y合金的恒電流放電的分析31-33
• 3.4 本章小結(jié)33-34
• 4 Mg-Mn合金的耐腐蝕性能和放電性能的研究34-50
• 4.1 Mg-Mn二元合金的微觀組織和形貌34-35
• 4.2 Mg-Mn陽(yáng)極合金材料的耐腐蝕性能試驗(yàn)35-43
• 4.2.1. Mg-Mn合金的析氫實(shí)驗(yàn)分析35-36
• 4.2.2 Mg-Mn合金的腐蝕形貌分析36-41
• 4.2.3 Mg-Mn合金的腐蝕速率分析41-43
• 4.3 Mg-Mn合金的電化學(xué)性能研究43-48
• 4.3.1 Mg-Mn合金的開路電位的分析43-44
• 4.3.2 Mg-Mn合金的Tafel極化曲線分析44-46
• 4.3.3 Mg-Mn合金交流阻抗的分析46
• 4.3.4 Mg-Mn合金的恒電流放電的分析46-48
• 4.4 本章小結(jié)48-50
• 5 Mg-Y-Mn合金的耐腐蝕性能和放電性能的研究50-68
• 5.1 Mg-Y二元合金的微觀組織和形貌50-52
• 5.2 Mg-Y-Mn陽(yáng)極合金材料的耐腐蝕性能試驗(yàn)52-60
• 5.2.1 Mg-Y-Mn合金的析氫實(shí)驗(yàn)分析52-53
• 5.2.2 Mg-Y合金的腐蝕形貌分析53-58
• 5.2.3 Mg-Y-Mn合金的腐蝕速率分析58-60
• 5.3 Mg-Y-Mn合金的電化學(xué)性能研究60-65
• 5.3.1 Mg-Y-Mn合金的開路電位分析60-61
• 5.3.2 Mg-Y合金的Tafel極化曲線的分析61-62
• 5.3.3 Mg-Y-Mn合金交流阻抗的分析62-63
• 5.3.4 Mg-Y合金的恒電流放電的分析63-65
• 5.4 本章小結(jié)65-68
• 6 Mg-Nd-Zr合金的耐腐蝕性能和放電性能的研究68-84
• 6.1 Mg-Nd-Zr三元合金的微觀組織和形貌68-69
• 6.2 Mg-Nd-Zr陽(yáng)極合金材料的耐腐蝕性能試驗(yàn)69-78
• 6.2.2 Mg-Nd-Zr合金的腐蝕形貌分析70-75
• 6.2.3 Mg-Nd-Zr合金的腐蝕產(chǎn)物分析75-76
• 6.2.4 Mg-Nd-Zr合金的腐蝕速率分析76-78
• 6.3 Mg-Nd-Zr合金的電化學(xué)性能研究78-82
• 6.3.1 Mg-Nd-Zr合金的開路電位的分析78-79
• 6.3.2 Mg-Mn合金的Tafel極化曲線分析79-80
• 6.3.3 Mg-Nd-Zr合金交流阻抗的分析80-81
• 6.3.4 Mg-Nd-Zr合金的恒電流放電的分析81-82
• 6.4 本章小結(jié)82-84
• 7 結(jié)論84-86
• 致謝86-88
• 參考文獻(xiàn)88-92
• 附錄92
• A. 作者在攻讀學(xué)位期間發(fā)表的論文目錄92

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