多元共電沉積制備Mg-Li-X(X=Gd,Sb,Bi)合金及機(jī)理研究.pdf

1、本文以等質(zhì)量的LiCl-KCl為熔鹽電解質(zhì)，采用循環(huán)伏安法、方波伏安法、計時電流法、計時電位和開路計時電位法研究了Gd(Ⅲ)、Sb(Ⅲ)和Bi(Ⅲ)離子的電化學(xué)行為，探討了在含有上述離子的LiCl-KCl-MgCl2熔鹽中多元共電沉積制備Mg-Li-Gd(Sb，Bi)合金的機(jī)理。應(yīng)用XRD、SEM、EDS、OM、ICP-AES等技術(shù)對所得樣品的結(jié)構(gòu)和組成進(jìn)行了分析。
　　 直接以Gd2O3為稀土Gd原料，在LiCl-KCl-Mg

2、Cl2-Gd2O3熔鹽中共電沉積制備了Mg-Li-Gd合金。采用理論計算和實驗相結(jié)合的方法證明了在LiCl-KCl熔鹽中MgCl2對Gd2O3有氯化作用，少量的Gd2O3與MgCl2反應(yīng)生成GdCl3。循環(huán)伏安可知，Gd(Ⅲ)離子在熔鹽中的還原峰電位為-2.28 V(vs Ag/AgCl)。在3.0 wt％Gd2O3-2.0 wt% MgCl2-LiCl-KCl熔鹽體系中考察了Cd(Ⅲ)、Mg(Ⅱ)和Li(Ⅰ)離子的共電沉積機(jī)理。當(dāng)陰極

3、電流密度達(dá)到-0.776 A/cm2或陰極電位比-2.30 V(vs Ag/AgCl)更負(fù)時，Gd(Ⅲ)、Mg(Ⅱ)和Li(Ⅰ)離子共電沉積。研究了共電沉積條件對Mg-Li-Gd合金的影響。采用恒電流電解的方法共電沉積制備了Mg-Li-Gd合金，實驗結(jié)果表明，在合金中存在Mg3Gd和Mg2Gd相，分布在Mg-Li合金的晶界處。Mg-Li合金中添加金屬Gd，細(xì)化了Mg-Li合金的晶粒，增強(qiáng)了合金的抗腐蝕性能。
　　 在673 K，

4、Mo電極上，研究了Sb(Ⅲ》和Bi(Ⅲ)離子在LiCl-KCl熔鹽中的電化學(xué)性質(zhì)。結(jié)果表明，Sb(Ⅲ)和Bi(Ⅲ)離子在熔鹽中還原峰電位分別是-1.67和-2.03 V(vs Ag/AgCl)，而且計算了Sb(Ⅲ)和Bi(Ⅲ)離子在熔鹽中的擴(kuò)散系數(shù)。循環(huán)伏安研究發(fā)現(xiàn)，金屬Sb或Bi的沉積和氧化不是完全可逆的反應(yīng)。計時電流法研究表明Sb(Ⅲ)在Mo電極上被還原為金屬Sb的成核過程是連續(xù)成核過程。
　　 在LiCl-KCl-MgCl

5、2-SbCl3(BiCl3)熔鹽中考察了Sb(Ⅲ)或Bi(Ⅲ)、Mg(Ⅱ)和Li(Ⅰ)離子的共電沉積機(jī)理。在LiCl-KCl-MgCl2(3.29×10-4 mol cm-3)-SbCl3(2.53×10-4 mol cm-3)熔鹽中，當(dāng)陰極電流密度達(dá)到-0.466 A/cm2或陰極電位比-2.35 V(vs Ag/AgCl)更負(fù)時，Sb(Ⅲ)、Mg(Ⅱ)和Li(Ⅰ)離子共電沉積。采用恒電流或恒電壓電解的方法制備了Mg-Li-Sb、Mg

6、-Li-Bi合金。XRD分析表明，在Mg-Li-Sb合金中存在Mg3Sb2和Li3Sb相。在Mg-Li-Bi合金中存在Mg3Bi2和Li3Bi相，Sb、Bi元素的面掃描和EDS分析可知，上述金屬間化合物分布在Mg-Li合金的晶界處。
　　 在Al電極上研究了Sb(Ⅲ)離子在LiCl-KCl熔鹽中的電化學(xué)行為。與Mo電極相比，Sb(Ⅲ)離子在Al電極上發(fā)生欠電位沉積的現(xiàn)象，這主要是由于Sb和Al能生成AlSb金屬間化合物。應(yīng)用開路