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熔盐电解共沉积镁锂镝合金的研究

作　者: 杨育圣
导　师: 张密林
学　校: 哈尔滨工程大学
专　业: 应用化学
关键词: 熔盐电解共沉积镁锂镝合金电流效率
分类号: TG146.22
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

本论文采用熔盐电解共沉积的方法制备高性能的镁锂合金材料,对电解过程的工艺条件、氧化镝在电解质中的溶解度、合金的共沉积以及影响合金组元含量的因素进行了研究。并且探讨了稀土元素镝在镁锂合金中的细化作用。通过ICP-AES对合金和熔盐的组分进行分析,通过XRD、SEM、EDS和金相光学显微镜对合金的微观显微结构进行观察测试。通过对电解过程工艺的研究,得出较佳电解条件：MgCl2、LiCl、KCl和KF的质量分别为15g、45g、45g和5g,氧化镝的添加量根据所要求合金中的Dy含量而改变(0.1%-1%,wt%),电解温度为680℃,电流密度为12 A·cm-2,槽电压为6.3V-7.0V。在此较佳工艺条件下得到的最高的电流效率可以达到84%。熔盐电解中的共沉积是受离子的标准析出电位、离子的活度、离子放电时阴极材料上的过电位和去极化作用这几个因素共同影响的复杂过程。本文研究得出氯化镁的添加量,即电解质中Mg2+的浓度是影响镁锂镝合金共沉积发生的重要因素。本论文通过对镁锂镝合金的XRD分析,证明了合金中主要为a-Mg相,在合金中形成的镁镝稳定化合物为Mg3Dy。并且XRD衍射峰的强度、能谱的半定量分析与ICP-AES所分析的合金组分相互验证。SEM的线扫描和面扫描照片和能谱分析说明了所得到合金的均匀性。而且能谱分析的晶界处Mg和Dy原子个数比接近3：1,这与XRD所观察到的Mg3Dy衍射峰相互证明。金相光学显微镜所得到的显微结构证实了Dy对于Mg-Li合金的细化作用,Dy含量越高,细化越明显。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-11
第1章绪论  11-29
  1.1 熔盐电解简介  11-13
    1.1.1 熔盐性质  11
    1.1.2 熔盐电解方法的特点  11-13
  1.2 镁及镁合金的概述  13-19
    1.2.1 我国的镁资源  13
    1.2.2 镁的性质  13-15
    1.2.3 镁合金的性能及特点  15-17
    1.2.4 镁合金的应用  17-19
  1.3 镁锂合金的发展与特点  19-24
    1.3.1 锂的性质  19-20
    1.3.2 镁锂合金的研究现状  20-21
    1.3.3 镁锂合金的性质及特点  21-22
    1.3.4 稀土元素在镁锂合金中的作用  22-24
  1.4 稀土元素镝及镝对镁合金的影响  24-26
    1.4.1 镝的性质及应用  24-25
    1.4.2 镝在镁合金中的应用  25-26
  1.5 课题背景及研究的主要内容  26-29
    1.5.1 研究背景  26-27
    1.5.2 本文研究的主要内容  27-29
第2章实验部分  29-38
  2.1 原料和试剂  29
  2.2 原料的预处理  29-32
    2.2.1 预处理的目的  29-30
    2.2.2 LiCI、KCl、KF和MgCl_2的预处理  30-31
    2.2.3 阴极的预处理  31-32
    2.2.4 阳极的预处理  32
    2.2.5 实验产生废气的处理  32
  2.3 仪器  32-33
  2.4 合金产品的分析测试手段  33-34
    2.4.1 电感耦合等离子体质谱仪  33
    2.4.2 X射线衍射仪  33
    2.4.3 电子扫描电镜及能谱仪分析  33
    2.4.4 金相电子显微镜  33-34
    2.4.5 热电偶校正  34
  2.5 实验方法  34-38
    2.5.1 实验装置图  34-35
    2.5.2 实验步骤  35-38
第3章共沉积制备镁锂镝合金工艺的研究  38-54
  3.1 引言  38
  3.2 电解工艺的研究  38-42
    3.2.1 电解质体系的选择  38-40
    3.2.2 电流密度对电流效率的影响  40-41
    3.2.3 电解温度对电流效率的影响  41-42
  3.3 共沉积的机理  42-44
  3.4 熔盐电解共沉积镁锂镝合金的研究  44-50
  3.5 氧化镝溶解度的测量  50-53
    3.5.1 溶解度测量方法  50
    3.5.2 氧化镝的溶解度  50-53
  3.6 本章小结  53-54
第4章 Mg-Li-Dy合金组分影响因素的研究  54-60
  4.1 引言  54
  4.2 电流密度对合金组分的影响  54-55
  4.3 温度对合金组分的影响  55-57
  4.4 Mg-4Li-xDy合金中Dy含量的可控性  57-59
  4.5 本章小结  59-60
第5章 Mg-4Li-xDy的显微结构  60-74
  5.1 引言  60
  5.2 XRD图谱分析显微结构  60-65
  5.3 金相光学显微镜分析显微结构  65-68
  5.4 扫描电子显微镜和能谱分析显微结构  68-71
  5.5 高Dy含量的镁锂合金的分析  71-73
  5.6 本章小结  73-74
结论  74-75
本文创新点  75-76
参考文献  76-84
攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果  84-85
致谢  85

熔盐电解共沉积镁锂镝合金的研究

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