本文選題：熔鹽電解 + 鎂鋰-釤合金�。� 參考：《哈爾濱工程大學(xué)》2011年碩士論文

【摘要】：含鋰的鎂基合金和鋁基合金是最輕的結(jié)構(gòu)材料,在航空、航天、武器裝備以及民用等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。一般來說,這些合金都是采用混熔法制備,而采用電解法制備研究較少。本論文采用熔鹽電解的方法制備鎂鋰稀土合金和鋁鋰稀土合金,并對稀土離子的熔鹽電化學(xué)還原和機(jī)理等進(jìn)行了深入的研究,通過恒流電解制備了Mg-Li-Sm合金、Al-Li-Sm合金、Al-Li-Y合金,并對其工藝及產(chǎn)物進(jìn)行了分析。 本文主要進(jìn)行了三個部分的工作： 1、在LiCl-KCl-MgCl2-SmCl3熔鹽體系中,采用共沉積法制備了鎂鋰釤合金。首先,采用循環(huán)伏安、方波伏安等方法在LiCl-KCl-SmCl3熔鹽體系中研究了Sm (Ⅲ)的電化學(xué)還原機(jī)理,Sm(Ⅲ)的還原是分兩步進(jìn)行的,在LiCl-KCl體系中,只能觀察到第一步還原反應(yīng),電極過程Sm (Ⅲ)/Sm (Ⅱ)是可逆的并且是傳質(zhì)速度步驟控制,計算了Sm(Ⅲ)的擴(kuò)散系數(shù)。之后,在LiCl-KCl-MgCl2-SmCl3體系中研究了鎂鋰-釤合金的電化學(xué)形成過程,當(dāng)陰極電流密度達(dá)到-0.31 A·cm-2或更高的電流密度下,鎂、鋰和釤將發(fā)生共電沉積。通過恒電流電解,制取了不同相的α,α+β和β相的鎂鋰釤合金,并研究了合金成分的可控性,通過改變?nèi)埯}中氯化鎂和氯化釤濃度,可以控制合金中鎂、鋰和釤的含量。研究了合金中釤含量對合金微觀結(jié)構(gòu)及耐腐蝕性的影響,考察了電解參數(shù)對電流效率和合金成分影響,證明了共沉積法制備鎂鋰釤合金的可行性。最后,探索了在LiCl-KCl-MgCl2熔鹽體系中添加Sm203電解析出鎂鋰釤合金的工藝路線,實現(xiàn)了在氯化物熔鹽體系中添加氧化釤電沉積得到鎂鋰釤合金。 2、在LiCl-KCl-AlCl3-Sm203熔鹽體系中,采用共沉積法制備了鋁鋰釤合金。首先,采用循環(huán)伏安、開路計時電位等方法在LiCl-KCl-SmCl3熔鹽體系中研究了Al-Sm合金的電化學(xué)形成過程,循環(huán)伏安顯示在-1.70 V左右出現(xiàn)了一個新的還原峰,而這個電位這要比Sm(Ⅱ)的析出電位要正得多,這是由于Sm(Ⅱ)在鋁電極上存在去極化作用,欠電位沉積形成Al-Sm合金造成的。開路計時電位表明鋁釤之間可能形成了兩種比較穩(wěn)定的金屬間化合物。恒電位電解結(jié)果證明,在-1.65--1.90 V范圍內(nèi),電解得到的合金樣品的主要由Al相和Al3Sm相組成,在更負(fù)的電位下-2.05 V電解2 h得到的合金樣品的主要由Al2Sm相、Al3Sm相組成。之后,在LiCl-KCl-AlCl3-Sm203熔鹽體系中研究了鋁鋰釤合金的電化學(xué)形成過程。由于氯化鋁的氯化作用,氧化釤被氯化以氯化釤的形式存在,方波伏安實驗和ICP結(jié)果也驗證了上述結(jié)論。Sm(Ⅱ)在預(yù)沉積的鋁表面的欠電位沉積導(dǎo)致了Al-Sm合金的形成,隨后Li在預(yù)先沉積的Al-Sm合金上的欠電位沉積導(dǎo)致了Al-Li-Sm合金的形成,當(dāng)陰極電流密度達(dá)到-0.47 A·cm-2,鋁、鋰和釤發(fā)生共電沉積。通過恒電流電解的方法得到不同成分的鋁鋰釤合金產(chǎn)品,并研究了合金成分的可控性,通過改變氯化鋁的添加量,可以控制鋁鋰釤合金的成分。SEM-EDS結(jié)果表明稀土元素Sm在合金樣品中分布均勻。 3、在LiCl-KCl-AlCl3-Y2O3熔鹽體系中,采用共沉積法制備了鋁鋰釔合金。首先,采用循環(huán)伏安、方波伏安等方法在LiCl-KCl-YCl3熔鹽體系中研究了Y(Ⅲ)的電化學(xué)還原機(jī)理,Y(Ⅲ)的還原是一步轉(zhuǎn)移三個電子完成的,循環(huán)伏安顯示電化學(xué)反應(yīng)Y(Ⅲ)/Y(0)是近似可逆過程并且是傳質(zhì)速度步驟控制,計算了Y(Ⅲ)的擴(kuò)散系數(shù)。在620℃～710℃溫度范圍內(nèi),Y(Ⅲ)擴(kuò)散系數(shù)(D)和溫度(T)之間符合阿倫尼烏斯公式。之后,在鋁電極上研究了A1-Y合金的電化學(xué)形成機(jī)理,循環(huán)伏安顯示在-1.45 V左右出現(xiàn)了一個新的還原峰,而這個電位這要比Y(Ⅲ)的析出電位要正得多,這是由于Y(Ⅲ)在鋁電極上存在去極化作用,欠電位沉積形成A1-Y合金造成的。開路計時電位曲線顯示鋁釔之間形成了兩種比較穩(wěn)定的金屬間化合物。恒電位電解結(jié)果證明,在不同電位下鋁釔之間可以形成A13Y、Al2Y兩種金屬間化合物。最后,在LiCl-KCl-AlCl3-Y2O3熔鹽體系中,研究了鋁鋰-釤合金的電化學(xué)形成過程。同樣證明是氯化鋁的氯化作用,氧化釔主要以氯化釔的形式存在,Y(Ⅲ)在預(yù)沉積的鋁表面的欠電位沉積導(dǎo)致了A1-Y合金的形成,隨后Li在預(yù)先沉積的A1-Y合金上的欠電位沉積導(dǎo)致了Al-Li-Y合金的形成,當(dāng)陰極電流密度達(dá)到-0.47 A·cm-2,鋁、鋰和釔發(fā)生共電沉積。通過恒電流電解的方法得到不同成分的鋁鋰釔合金產(chǎn)品,研究了合金成分的可控性,通過改變氯化鋁添加量,可以控制鋁鋰釔合金的成分。SEM-EDS檢測表明Y元素在合金樣品中分布均勻。 本論文采用稀土氧化物電解制備了Mg-Li-Sm合金、Al-Li-Sm合金、Al-Li-Y合金。電解過程中形成液態(tài)陰極,通過液態(tài)陰極去極化作用和合金化作用可以形成多元合金,易于實現(xiàn)工業(yè)化,為新合金的研究提供了一條可靠的工藝路線。
[Abstract]:Mg - Li - Sm alloy , Al - Li - Sm alloy and Al - Li - Y alloy were prepared by electrolysis of molten salt .

This article mainly deals with three parts :

In this paper , the electrochemical reduction mechanism of Sm ( 鈪，

本文編號：1891704