La、Pr、Sm在Mg、Al陰極上沉積機(jī)理研究.pdf

1、鎂基、鋁基合金廣泛的應(yīng)用在航空航天領(lǐng)域、汽車領(lǐng)域和電子行業(yè)等。但是，硬度低、彈性模量低等缺點(diǎn)限制了鎂基、鋁基合金在各種各樣領(lǐng)域的進(jìn)一步應(yīng)用。在合金中添加稀土元素能夠有效的提升合金的性能。傳統(tǒng)制備鎂基、鋁基合金的方法為熱還原法，在本實(shí)驗(yàn)中采用的是熔鹽電解法。首先，利用不同的電化學(xué)方法研究了La、Pr、Sm在Mg、Al陰極上的沉積機(jī)理。然后采用共電沉積法、陰極合金化法和液態(tài)陰極法制備了含有AlXRE(Al4La、Al2Pr、Al4Sm)金屬

2、間化合物晶須的鎂基、鋁基合金。最后，通過共電沉積法制備了Mg–Li–La合金，發(fā)現(xiàn)改變MgCl2的濃度可以調(diào)節(jié)合金的相組成以及合金相的晶粒尺寸。具體的工作內(nèi)容如下：
　　在LiCl-KCl熔鹽中，采用不同的電化學(xué)方法研究了稀土釤離子在Al電極上的沉積機(jī)理。在固態(tài) Al電極上，Sm與 Al可形成三種金屬間化合物，分別為 Al2Sm、Al3Sm和Al4Sm。通過陰極合金化法制備了含有不同合金相的Al-Sm合金。在液態(tài)Al電極上， Sm

3、與Al可形成一種金屬間化合物，為Al4Sm。通過液態(tài)陰極法制備了Al-Li-Sm合金。通過調(diào)節(jié)合金冷卻速度制備了含有Al4Sm金屬間化合物晶須的Al-Li-Sm合金。測(cè)試了合金的顯微硬度、彈性模量和腐蝕性能。結(jié)果表明，含Al4Sm金屬間化合物晶須的Al-Sm合金的顯微硬度提升了15％，腐蝕電位提升了2.3%。Al–Li–Sm合金的顯微硬度提升了17.1%，楊氏模量提升了4%。
　　采用不同的電化學(xué)方法研究了稀土鑭離子在LiCl-K

4、Cl熔鹽中在固態(tài)Al電極上的沉積機(jī)理。在 LiCl-KCl-LaCl3-SmCl3熔鹽體系中，通過陰極合金化法制備了含有不同合金相的Al-La合金。XRD結(jié)果表明，所制得的Al-La合金主要包含Al11La3和Al2.12La0.88相。在液態(tài)Al陰極上，通過恒電流電解制備了含有Al4La金屬間化合物晶須的Al-Li-La合金。測(cè)試了合金的顯微硬度和彈性模量。測(cè)試結(jié)果表明，合金的顯微硬度提升了14.13%，楊氏模量提升了4.37%。

5、r>　　在惰性電極上，采用循環(huán)伏安法、計(jì)時(shí)電位法、方波伏安法和開路計(jì)時(shí)電位法研究了La(Ⅲ)、Li(Ⅱ)與Mg(Ⅱ)的共沉積機(jī)理。計(jì)時(shí)電位結(jié)果表明，當(dāng)電流強(qiáng)度大于–250mA時(shí)，能夠?qū)崿F(xiàn)Mg(Ⅱ)、Li(Ⅰ)和La(Ⅲ)離子的共沉積。在W電極上制備了含有不同合金相的Mg–Li–La合金。XRD結(jié)果表明，所制備的合金中主要包含Mg17La2、Mg3La和MgLa相。并可以通過控制所加入MgCl2的濃度，來調(diào)節(jié)Mg-Li-La合金的相組成。

6、SEM結(jié)果表明，可以通過控制MgCl2的濃度，來調(diào)節(jié)合金內(nèi)部合金相的尺寸。在固態(tài)Mg電極上，采用循環(huán)伏安法、開路計(jì)時(shí)電位法和陰極極化法研究了La(Ⅲ)的電化學(xué)行為，并通過陰極合金化法制備了Mg–La合金。XRD和SEM結(jié)果表明，可以通過控制電解電位來調(diào)節(jié)合金的相組成以及合金層的厚度。
　　1023 K下，LiCl–KCl–MgCl2–AlCl3–LaCl3體系中采用循環(huán)伏安法、開路計(jì)時(shí)電位法、方波伏安法和計(jì)時(shí)電位法研究了Mg(Ⅱ)

7、、Li(Ⅰ)、Al(Ⅲ)和La(Ⅲ)在惰性W電極上的共沉積機(jī)理。計(jì)時(shí)電位結(jié)果表明，當(dāng)電流強(qiáng)度大于–190 mA時(shí)，能夠?qū)崿F(xiàn)Mg(Ⅱ)、Li(I)、Al(Ⅲ)和La(Ⅲ)離子的共沉積。在惰性W電極上，恒電流電解制備了含有Al2La和Al11La3相的Mg–Li–Al–La合金。隨后采用液態(tài)Mg為工作電極恒電流電解制備了含有Al4La金屬間化合物晶須 Mg–Li–Al–La合金。測(cè)試了合金的顯微硬度，合金的顯微硬度提升了11.68%。

8、>　　973 K下，在惰性W電極上，LiCl–KCl–MgCl2–AlCl3–PrCl3體系中采用不同的電化學(xué)方法研究了 Mg(Ⅱ)、Li(Ⅰ)、Al(Ⅲ)和 Pr(ⅢⅢ)的共沉積機(jī)理。計(jì)時(shí)電位結(jié)果表明，當(dāng)電流強(qiáng)度大于–200mA時(shí)，能夠?qū)崿F(xiàn)Mg(Ⅱ)、Li(Ⅰ)、Al(Ⅲ)和Pr(Ⅲ)四種金屬離子的共沉積。在惰性W電極上，通過恒電流電解制備了含有Al2Pr、Al3Pr和Mg12Pr相的Mg–Li–Al–Pr合金。隨后采用液態(tài) Mg為工