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.pdf

1、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(wèn)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(guò)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(lèi)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

2、蝕性能的影響，通過(guò)開(kāi)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(lèi)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

3、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(guò)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

4、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(méi)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-xY-1Mn合金中，合金的耐腐蝕性能隨著Y含

5、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)，

6、隨著Y含量的增加，放電形貌逐漸均勻。
　　在Mg-xNd-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(guò)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(guò)程中，由于過(guò)于粗大，在腐蝕過(guò)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