稀土(Y,Nd)在LiCl-NaCl-MgCl2熔鹽體系中的電化學(xué)行為.pdf

1、鎂鋁系合金具有密度小、比強(qiáng)度高等優(yōu)點廣泛應(yīng)用于航空和汽車等行業(yè)。在鎂鋁合金中添加稀土元素，能顯著提高鎂鋁合金在室溫和高溫下的機(jī)械性能。本文采用熔鹽電解的方法，能在較低的溫度下制備鎂鋁稀土合金，具體研究內(nèi)容如下：
　?。?）對LiCl-NaCl-MgCl2和LiCl-KCl-MgCl2兩個熔鹽體系在600～800℃的溫度范圍內(nèi)的揮發(fā)損失進(jìn)行了研究，結(jié)果表明，LiCl-NaCl-MgCl2熔鹽體系的揮發(fā)性遠(yuǎn)小于LiCl-KCl-MgC

2、l2熔鹽體系；測定了在600～800℃的溫度范圍內(nèi)氧化稀土在LiCl-NaCl-MgCl2熔鹽體系的溶解度，計算了溶解過程的Gibbs自由能。
　?。?）使用循環(huán)伏安法、計時電位法和開路計時電位法研究了Y(Ⅲ)離子在LiCl-NaCl-MgCl2-AlF3熔鹽體系的電化學(xué)行為及共還原制備 Mg-Al-Y合金的機(jī)理。700℃時，LiCl-NaCl-YCl3熔鹽體系中，Y(Ⅲ)離子通過一步得到三個電子還原成Y(0)原子。不同掃速的循環(huán)

3、伏安曲線證明，在100～300 mV s-1的掃描速率范圍內(nèi)，Y(Ⅲ)離子的電化學(xué)還原是不完全可逆的。Y(Ⅲ)離子在鉬電極上的電化學(xué)還原是受擴(kuò)散控制的，其擴(kuò)散系數(shù)為 DY(Ⅲ)=1.39×10-5 cm2 s-1。使用ICP-AES和XRD等方法對恒電流電解制備的Mg-Al-Y合金進(jìn)行了表征。SEM-EDS分析結(jié)果表明，Y元素主要分布在晶界，Al元素在晶界與晶胞中都有分布，Mg元素作為基體分布于整個合金中。電解溫度、電解時間和電流密度對

4、電流效率的影響趨勢是相同的，均是先增大后減小。在750℃時，在陰極電流密度為-9.39 A cm-2時恒電流電解1.5小時，電流效率有最大值73.8％。
　?。?）使用循環(huán)伏安法、計時電位法和開路計時電位法研究了Nd(Ⅲ)離子在LiCl-NaCl-MgCl2-AlF3熔鹽體系的電化學(xué)行為及共還原制備Mg-Al-Nd合金的機(jī)理。700℃時，LiCl-NaCl-NdCl3熔鹽體系中，Nd(Ⅲ)離子通過兩步得到三個電子還原成Nd(0)原

5、子，即：Nd(Ⅲ)+e-=Nd(Ⅱ)，Nd(Ⅱ)+2e-=Nd(0)。在100～500 mV s-1掃描速率范圍內(nèi)，Nd(Ⅲ)離子和Nd(Ⅱ)離子的還原氧化都是不完全可逆的，并且受擴(kuò)散控制，Nd(Ⅲ)離子的擴(kuò)散系數(shù)為DNd(Ⅲ)=4.92×10-5 cm2 s-1。對電解得到的合金樣品進(jìn)行ICP-AES和XRD分析，結(jié)果表明，當(dāng)熔鹽中Nd2O3的含量超過0.35(wt.%)時，合金中只存在Al2Nd和Mg相。SEM-EDS分析結(jié)果表明，