论文部分内容阅读
镁合金阳极由于具有较负的电极电位,放电平稳,激活时间短,能量密度高,储量丰富等诸多优点受到了研究者的青睐。Mg-6Al-5Pb合金阳极由于在大电流密度下放电时具有较负较稳定的电位,其库伦效率也较好,因而被广泛研究。然而,Pb元素是对环境有害的元素,本文旨在研究降低Mg-6Al-5Pb合金中Pb元素含量的基础上添加标准电极电位较负的La元素的镁合金的放电性能。本文主要采用显微组织表征、电化学测试及浸泡实验等方法,从合金化、热处理和挤压变形等三种不同途径,研究La元素对低Pb含量的Mg-6Al-3Pb合金阳极在氯化钠溶液中的放电性能和耐腐蚀性能。具体内容和相关的研究结果如下:在铸态合金中,分别对添加了质量分数为0.5%、1%和2%的La元素的Mg-6Al-3Pb-xLa合金阳极的组织结构、在3.5wt.%NaCl溶液中的放电性能和耐腐蚀性能进行研究。实验结果表明,La的添加增大了合金中金属间第二相的体积分数,其第二相的体积分数随着La质量分数的增大而增大,此外合金的晶粒尺寸得到细化,同时提高AP63合金的放电活性,其中AP63-1La合金在3.5wt.%NaCl溶液中的放电性能最优,在10mA/cm~2电流密度下放电时,平均放电电位为-1.71V(vs.SCE)。合金的耐腐蚀性能随着La质量分数的增大先提高后降低,其中AP63-2La合金由于存在较高比例的针状第二相,而针状的第二相可以作为腐蚀的屏障减缓了合金的腐蚀。对进行400℃保温24h随后水淬的Mg-6Al-3Pb-xLa(x=0,0.5,1,2)合金的组织结构、放电性能和耐腐蚀性能进行研究。实验结果表明,通过热处理后合金中的第二相体积分数均有所增加,各个合金的放电活性均得到提升,其中AP63-1La合金的放电性能依然是最优的,虽然在1800s放电时间里其平均放电电位与铸态合金的一样,但是热处理后合金的激活时间减小,激活的最负电位比铸态的更负。其次,热处理后合金的腐蚀速率均减小了,主要原因是热处理后合金中针状的金属间第二相体积分数增大,抑制了合金的腐蚀。因此,经过热处理后的AP63-1La合金比铸态AP63-1La合金更适合做镁合金电池阳极。对均匀化处理后的AP63-0.5La和AP63-1La合金进行热挤压,研究挤压后棒状AP63-0.5La和AP63-1La合金的组织结构、放电性能和腐蚀性能。实验结果表明,经过挤压变形后合金中的第二相尺寸变的细小,在垂直挤压方向(RD)上均匀分布,在沿挤压方向(ED)上呈带状分布。同时合金在RD和ED方向的晶粒取向也有所差异,在RD方向的晶粒多以非基面取向为主,而在ED方向的晶粒多以基面取向为主。挤压态AP63-1La(RD)合金的放电性能最优,平均放电电位为-1.707V(vs.SCE)略低于热处理态的合金,且挤压态合金的电位发生正移的速度较快,虽然激活最负电位和激活时间优于其他两种状态的合金,但是其腐蚀速率远高于其他两种状态合金,再结合加工的成本考虑,在所研究的该系列合金中,热处理态的AP63-1La合金最适合做镁合金电极的阳极。