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随着纯电汽车和移动设备的迅猛发展,锂离子电池得以大量普及和使用。作为锂离子电池正极重要构件的集流体,须具备更高性能以满足锂电池的应用需求。传统的一系导电用铝合金由于强度低和抗腐蚀能力差而不能满足锂离子电池日益增长的性能需要。针对这一问题,本文设计了几种用于锂离子电池正极集流体的Al-Fe-Cu-La合金箔材,通过添加稀土La以提高合金的力学和抗腐蚀性能。本文采用微结构分析、拉伸测试和电化学测试等方法研究了La及主要合金元素含量对Al-Fe-Cu合金微观组织、机械性能和耐蚀性的影响,本文主要研究结果如下:(1)对于均质化退火态Al-Fe-Cu合金,随La的添加,合金晶粒尺寸明显减小同时观察到晶界变细以及部分析出相开始球化。当La添加量为0.1 wt.%时,合金的晶粒尺寸最小。对于冷轧态Al-Fe-Cu-La合金,其组织仍保留着均匀化退火态合金组织随La含量变化的规律。冷轧态合金经120°C 10小时热处理后其组织变化不大。(2)在均质化退火态和轧制态Al-Fe-Cu-La合金中均发现了Al3Fe相。对于不同La含量Al-0.2Fe-0.06Cu合金,Cu元素主要以固溶态存在于Al基体中,Fe、La元素主要以第二相形式存在于Al基体中。其中,La元素倾向于与Fe元素结合形成Al Fe La相。Al3Fe主要为棒状且尺寸较大,多数Al Fe La相为椭球形且尺寸较小。随La含量增加,Al3Fe相的尺寸和数量减少,Al Fe La相增多。(3)La添加有利于Al-Fe-Cu合金室温和50°C条件下力学性能的提升。La添加量从0.1 wt.%增加到0.15 wt.%后,合金的抗拉强度和屈服强度均有所降低。对于Al-0.2Fe-0.06Cu合金,La添加可以提高其力学性能,但过多的La添加,合金强化效果减弱。另外,随La的添加,合金电导率略微下降。(4)La添加能够改善Al-Fe-Cu合金的抗腐蚀性能。不同La含量合金在3.5 wt.%Na Cl溶液中的腐蚀均是以点蚀开始而后发展长大为局部腐蚀。由Tafel极化曲线可知,随着La含量增加,合金的自腐蚀电位持续正移,腐蚀电流密度持续减小。(5)对于Al-0.2Fe合金,随着Cu含量增加,其组织变化不大,晶粒尺寸基本不变,棒状的Al3Fe相变得细小,抗拉强度和屈服强度略微提升,电导率有所下降。部分Cu元素与Fe元素形成Al Fe Cu化合物,其形貌为椭球形且尺寸较大。由Tafel极化曲线可知,随Cu含量增加,自腐蚀电位负移,腐蚀电流密度增大,合金的抗腐蚀性能大幅减弱。(6)对于Al-0.2Fe-0.1La合金,随着Cu含量增加,合金晶粒尺寸增加,强度有所下降,电导率基本保持不变。随着Cu含量增加,Cu元素倾向于与La元素形成Al Cu La化合物,其形貌主要有短条形和椭球形,条形相尺寸较大,椭球形相尺寸较小。由Tafel极化曲线可知,随Cu含量增加,自腐蚀电位负移,腐蚀电流密度略微增大,合金的抗腐蚀性能有所降低。(7)对于Al-0.06Cu-0.1La合金,随着Fe含量增加,合金晶粒尺寸变化不大,合金基体上析出第二相的数量大幅增加且尺寸更加细小,合金力学性能有所提升,同时电导率下降明显。由Tafel极化曲线可知,随Fe含量增加,自腐蚀电位负移,腐蚀电流密度增大,不利于合金的抗腐蚀性能。