【摘要】：鋁銅系合金是國民經濟和國防建設中重要的材料,中重稀土Y加入到合金中可提高合金的強度、硬度和電導率等性能,鋁銅釔合金可在多個領域得到應用。本論文以Na_3AlF_6-AlF_3-LiF-MgF_2-Al_2O_3-Y_2O_3-CuO為電解質體系,采用熔鹽電解法制備Al-Cu-Y中間合金。首先研究溫度和原料含量對電解質物理性質的影響,結果表明:熔鹽體系黏度隨溫度升高而降低,黏度隨Al_2O_3、Y_2O_3、CuO含量增大而增大。密度隨著溫度和Al_2O_3含量升高而減小,Y_2O_3、CuO含量增加,熔鹽體系密度增大。表面張力隨溫度和Al_2O_3、Y_2O_3含量升高而降低,CuO含量增大,表面張力增大。電導率隨溫度和CuO含量升高而增大,隨Y_2O_3含量增大而減小,Al_2O_3含量增大,電導率趨勢呈y=3.12245-0.15912W_(Al_2O_3)線性減小。運用三電極體系以循環(huán)伏安法、計時電流法和計時電位法研究了Na_3AlF_6-AlF_3-LiF-MgF_2熔鹽體系中1208K溫度下Al(Ⅲ)、Cu(Ⅱ)、Y(Ⅲ)在鎢電極上的電化學還原過程及其控制步驟。結果表明:Al(Ⅲ)的電化學過程為一步轉移3個電子的準可逆反應,析出電位在-1.0V附近,Al(Ⅲ)沉積過程為瞬時成核,電化學反應過程受擴散控制,擴散系數(shù)D=1.58×10~(-4)cm~2/s。Cu(Ⅱ)的電化學過程為一步轉移2個電子的準可逆反應,析出電位在-0.36V附近,擴散系數(shù)D=2.78×10~(-5)cm~2/s。Y(Ⅲ)的還原峰、氧化峰無法被掃出來。當同時加入Al_2O_3、CuO、Y_2O_3時,Al(Ⅲ)、Cu(Ⅱ)在熔鹽體系中的電化學過程都為一步轉移電子的準可逆反應,Cu(Ⅱ)和Al(Ⅲ)的析出電位分別為-0.19V、-1.12V,Y(Ⅲ)的還原峰、氧化峰同樣無法被掃出來,通過計算Al(Ⅲ)的擴散系數(shù)D=3.06×10~(-5)cm~2/s,Cu(Ⅱ)的擴散系數(shù)D=2.43×10~(-5)cm~2/s。在恒電流電解條件下改變電解溫度和電流密度制備鋁銅釔中間合金,研究表明:電解溫度為935℃,電流密度為0.7A/cm~2,電解時間為2h時,中間合金中Al、Y的含量和中間合金重量達到最大。采用極化曲線估算法對熔鹽體系的反電動勢進行了測定,得出反電動勢E_反=1.75V。SEM圖和能譜圖分析表明,中間合金中Al主要分布在基體上,Cu主要分布在晶界上與Al形成金屬間化合物,釔以彌散粒狀形式分布在合金中,部分聚集在晶界上與Cu、Al形成化合物。通過XRD檢測得出中間合金中金屬間化合物主要是以Al_2Cu相和Cu_5Y相形式存在。對硬度和電導率性能進行表征,說明添加Y到合金中可顯著提高合金的硬度和電導率等性能。
【圖文】：

Al-Y二元合金相圖

Al-Cu二元合金相圖
【學位授予單位】：江西理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TF821

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