熔鹽電解制備Mg-Li-Pr合金及熔鹽物理化學(xué)性質(zhì)的研究.pdf

1、鎂鋰合金是迄今為止金屬材料中最有代表性的超輕質(zhì)合金，是航空、宇航和電子等工業(yè)理想的結(jié)構(gòu)材料。目前要獲得質(zhì)量良好的鎂鋰合金多采用對(duì)摻法，這種方法還存在一定的弊端，很難滿足快速發(fā)展的科學(xué)技術(shù)對(duì)輕質(zhì)材料的要求。因此有必要尋找技術(shù)、經(jīng)濟(jì)合理的制備工藝，促進(jìn)鎂鋰系合金在更多的領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。
　　 本文以LiCl-KCl-MgCl2為電解質(zhì)體系采用熔鹽共電沉積Mg-Li-Pr合金。首先研究熔鹽體系物理化學(xué)性質(zhì)，在電解質(zhì)LiCl-KCl

2、、LiCl-KCl-KF、LiCl-KCl-MgCl2加入過(guò)量的Pr6O11，研究了Pr6O11在各熔鹽中的溶解度和揮發(fā)性。研究結(jié)果表明：Pr6O11在LiCl-KCl熔鹽中不溶解；在LiCl-KCl-KF熔鹽中溶解度也很小；而在KCl-LiCl-MgCl2熔鹽體系中溶解度比較大，促進(jìn)Pr6O11溶解的物質(zhì)為MgCl2，Pr6O11的溶解幾乎完全靠化學(xué)溶解來(lái)完成，XRD分析結(jié)果證明熔鹽中可能存在以下反應(yīng)：2MgCl2(1)+Pr6O11

3、(s)=PrCl3(1)+4PrO2(s)+PrOCl(s)+2MgO(s)，其溶解度隨著溫度和MgCl2的含量的升高而增大，溫度為750℃，MgCl2含量占熔鹽總質(zhì)量的15.9％時(shí)Pr6O11的溶解度可達(dá)1.76％。因此，本文選擇了電解質(zhì)體系KCl-LiCl-MgCl2，加入Pr6O11采用共電沉積制備Mg-Li-Pr合金；揮發(fā)損失試驗(yàn)表明：KCl-LiCl-MgCl2熔鹽體系的揮發(fā)度隨著溫度和MgCl2的含量的升高而增大。
　

4、　 運(yùn)用電化學(xué)工作站采用循環(huán)伏安法研究Li+、Mg2+與Pr3+在鉬絲上的電化學(xué)行為。研究結(jié)果表明：錯(cuò)和鋰在預(yù)先沉積在惰性陰極的鎂上析出，電位均發(fā)生正移形成欠電位沉積，這有利于鎂鋰鐠三元合金的共沉積。
　　 通過(guò)研究電流密度、溫度、電解質(zhì)組成對(duì)合金中各組分含量和電流效率的影響，得到Mg2+、Li+、Pr3+三元共沉積的工藝參數(shù)：電解溫度為650℃、電流密度大于8.5 A/cm2，Li+(mol)/Mg2+(mol)的比值大于8

5、.4。電流效率隨著電解溫度的升高而降低，當(dāng)電解溫度為650℃時(shí)，當(dāng)電流密度為8.5 A/cm2時(shí)電流效率最大達(dá)78.3％。
　　 利用掃描電子顯微鏡(SEM)，X射線衍射(XRD)，光學(xué)金相分析(OM)，硬度計(jì)等多種分析和測(cè)試手段，系統(tǒng)研究了稀土元素鐠對(duì)Mg-Li-Pr合金的顯微組織和硬度的影響。研究結(jié)果表明：通過(guò)熔鹽電解制備Mg-Li-Pr合金中，鐠以Mg3Pr中間化合物存在并且該相呈網(wǎng)狀均勻的分布于晶界處，Mg3Pr中間化合