熔鹽電解制備Mg-Li-Pr合金及熔鹽物理化學性質的研究.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合金，是航空、宇航和電子等工業(yè)理想的結構材料。目前要獲得質量良好的鎂鋰合金多采用對摻法，這種方法還存在一定的弊端，很難滿足快速發(fā)展的科學技術對輕質材料的要求。因此有必要尋找技術、經濟合理的制備工藝，促進鎂鋰系合金在更多的領域得到廣泛的應用。
　　 本文以LiCl-KCl-MgCl2為電解質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性質，在電解質LiCl-KCl

2、、LiCl-KCl-KF、LiCl-KCl-MgCl2加入過量的Pr6O11，研究了Pr6O11在各熔鹽中的溶解度和揮發(fā)性。研究結果表明：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Pr6O11溶解的物質為MgCl2，Pr6O11的溶解幾乎完全靠化學溶解來完成，XRD分析結果證明熔鹽中可能存在以下反應：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含量占熔鹽總質量的15.9％時Pr6O11的溶解度可達1.76％。因此，本文選擇了電解質體系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、　 運用電化學工作站采用循環(huán)伏安法研究Li+、Mg2+與Pr3+在鉬絲上的電化學行為。研究結果表明：錯和鋰在預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。
　　 通過研究電流密度、溫度、電解質組成對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：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，當電解溫度為650℃時，當電流密度為8.5 A/cm2時電流效率最大達78.3％。
　　 利用掃描電子顯微鏡(SEM)，X射線衍射(XRD)，光學金相分析(OM)，硬度計等多種分析和測試手段，系統研究了稀土元素鐠對Mg-Li-Pr合金的顯微組織和硬度的影響。研究結果表明：通過熔鹽電解制備Mg-Li-Pr合金中，鐠以Mg3Pr中間化合物存在并且該相呈網狀均勻的分布于晶界處，Mg3Pr中間化合