Al-Mg-X(Hg,Sn,Ga)陽極材料組織和性能的研究.pdf

1、鋁合金陽極材料的電化學性能和自腐蝕性能主要取決于元素和微觀組織。針對鋁合金陽極材料的活性低、陽極有效利用率低的問題，選擇高活性的合金元素，研究合金成分、第二相和顯微組織演變對鋁合金陽極材料性能的影響，探討鋁陽極的活化機理，對大功率海水電池用鋁陽極材料的成分設計、熱處理工藝制定和組織控制具有較高的理論意義和應用價值。本文采用正交實驗設計和熔煉鑄造制備了Al-Mg-Hg、Al-Mg-Sn、Al-Mg-Ga三組合金，采用電化學性能檢測和顯微組

2、織觀察等方法，研究合金成分、第二相、熱處理制度對鋁合金陽極組織、性能的影響以及合金元素在鋁陽極中的活化機理：
　　 1、研究Mg、Hg、Sn、Ga合金元素對鋁陽極性能的影響。通過正交實驗分析、電化學性能檢測和SEM顯微組織觀察等方法研究不同的Mg、X(Hg、Sn、Ga)含量對鋁陽極材料的電化學性能和自腐蝕性能的影響。結果表明：在80℃、4.5％NaOH溶液中，適量的Mg元素能提高鋁陽極的電化學活性和自腐蝕反應速率，Hg元素的加入

3、既可以促進鋁陽極活化又可以抑制Mg含量增加引起的自腐蝕速率升高。Sn可以與Mg在鋁陽極中形成第二相成為點蝕萌生的活性點。Ga明顯使穩(wěn)定電位變負，并且減小腐蝕電流。通過比較，Al-0.5％Mg-0.12％Ga成分的試樣，其活性最高，滿足大功率放電的要求。
　　 2、研究熱處理工藝對Al-0.5％Mg-0.12％Ga陽極性能的影響。利用SEM顯微組織觀察和電化學性能測量等方法研究450℃、500℃、550℃均勻化退火和250℃、30

4、0℃、350℃最終退火處理后微觀組織的變化，對Al-0.5％Mg-0.12％Ga陽極的綜合性能的影響。結果表明：均勻化退火使得第二相較為均勻分布，特別是經過500℃均勻化4h的試樣具有較優(yōu)的綜合性能。最終退火可以消除軋制后的缺陷，減少腐蝕萌生的活化點。軋制后經300℃退火4h的鋁陽極材料發(fā)生了完全再結晶，再結晶晶粒來不及長大，使得鋁陽極保持了較好的活性，耐蝕性能得到明顯的提高。
　　 3、研究Al-0.5％Mg-0.12％Ga陽

5、極的活化機理和腐蝕類型。通過固溶可以使鑄態(tài)試樣的活性降低，耐蝕性增強。通過200℃時效處理，第二相首先在晶內彌散析出；隨著時效時間的延長第二相數(shù)量增多，體積增大，并且在晶界處偏聚，使得鋁陽極的穩(wěn)定電位隨著時效時間的延長而產生電位負移，析氫速率增大的現(xiàn)象。鋁陽極在80℃、4.5％NaOH溶液中的腐蝕類型為電偶腐蝕、點蝕和晶間腐蝕。鋁合金陽極活化首先是通過Mg、Ga形成的第二相與基體耦合的微電池形成點蝕破壞鈍化膜的完整，再通過第二相的剝落溶