熔鹽電解法制備鋁鋯合金及其機(jī)理的研究.pdf

1、隨著航空、航天和電力工業(yè)的發(fā)展，人們對(duì)鋁合金提出了更高要求。由于鋁的晶粒尺寸較大，從而導(dǎo)致鋁合金的力學(xué)性能下降，這使鋁合金在結(jié)構(gòu)構(gòu)件方面的使用受到了很大的限制。Zr元素在鋁中的熔解度低、擴(kuò)散系數(shù)小，對(duì)合金的淬火敏感性、斷裂韌性、抗應(yīng)力腐蝕性能、抗再結(jié)晶性能等均有顯著的影響，因而鋁鋯合金的研究成為當(dāng)前研究熱點(diǎn)。本課題主要對(duì)冰晶石熔鹽體系中制備鋁鋯合金及其機(jī)理進(jìn)行了研究。
　　采用真空升華法在實(shí)驗(yàn)室制備了能滿(mǎn)足電化學(xué)實(shí)驗(yàn)要求的無(wú)水Al

2、F3，確定了制取純無(wú)水AlF3晶體最佳的操作條件為:升華溫度為1050℃，真空度為133Pa以下，升華時(shí)間2.5h。
　　利用循環(huán)伏安、計(jì)時(shí)電位、恒電位電解等電化學(xué)方法研究了Al3+和Zr4+在鎢電極上的電化學(xué)還原過(guò)程。
　　1273K溫度下2.4NaF·AlF3-4wt％CaF2空白熔鹽體系中鋁最先析出，其析出電位為-1.2 V(vs.Pt)左右。添加Al2O3后對(duì)熔鹽中鋁的析出影響很小。對(duì)2.4NaF·AlF3-4wt％

3、CaF2-ZrO2熔鹽體系進(jìn)行了研究發(fā)現(xiàn)，在-0.95V(vs.Pt)處發(fā)生反應(yīng)為Zr4++2e→Zr2+;而在-1.2V(vs.Pt)處出現(xiàn)的還原峰對(duì)應(yīng)著Zr2+和Al3+形成鋁鋯合金相的反應(yīng)。根據(jù)循環(huán)伏安法測(cè)量結(jié)果，采用恒電位電解法，在-1.2V(vs.Pt)恒電位電解5400s，對(duì)電極進(jìn)行X射線(xiàn)衍射分析，結(jié)果表明在此電位下有鋁鋯合金形成。
　　采用熔鹽電解的方法制備鋁鋯合金研究中，以石墨為陽(yáng)極，鋁液為陰極，在2.4NaF·A

4、lF3-4wt％CaF2體系中熔鹽電解法制備鋁鋯合金的電解過(guò)程，采用電化學(xué)工作站監(jiān)測(cè)電解過(guò)程中的反電動(dòng)勢(shì)、槽電壓、電流等工藝參數(shù)。
　　在2.4NaF·AlF3-4 wt％CaF2熔鹽體系中，添加5wt％ZrO2為原料，以液態(tài)鋁為陰極，石墨為陽(yáng)極，在960℃進(jìn)行電解實(shí)驗(yàn)得到的鋁鋯合金為Al3Zr。槽電壓除剛通電時(shí)突然增大和電解初期有所波動(dòng)外，整個(gè)電解期間槽電壓基本穩(wěn)定在2.4V左右。
　　在2.4NaF·AlF3-4wt％C