熔盐电解制备Mg-Li-Mn、Al-Li-Mn和Mg-Li-Al-Mn合金及其机理的研究

摘要

镁锂和铝锂基合金具有低密度、高比刚度、突出的减震性能和优异的电磁屏蔽性能，在汽车、计算机、通讯、电子和国防军事等领域将极具发展潜力。由于合金的强度较低，耐腐性差，添加合金化元素是改善其性能的一种有效途径。本文通过熔盐电解一步制备Mg–Li–Mn、Al-Li–Mn和Mg–Li–Al–Mn合金，采用XRD、SEM和EDS对合金进行了表征和分析。并创新性的采用MnO2作为原材料，探究MgCl2和AlCl3对其氯化作用。
　　在LiCl–KCl–MgCl2熔盐体系中，通过方波伏安法、开路计时电位法和循环伏安法研究Mg(II)在钼电极上的电化学行为，得到扩散系数D Mg(II)=3.41×10–5 cm2·s–1，判断出Mg(II)是一步两个电子转移，并且Mg(II)/Mg电极过程是可逆的。在LiCl–KCl–MgCl2–MnO2熔盐体系中，研究 Mn(II)的电化学行为，判断出 Mn(II)是一步两个电子转移，Mn(II)/Mn电极过程是不可逆的，计算Mn(II)的扩散系数D Mn(II)=2.32×10–5 cm2·s–1。通过循环伏安、方波伏安、计时电位和开路计时电位等方法研究 Mg(II)、Li(I)和Mn(II)共沉积的过程。在–2.1V恒电位电解3 h制备了Mg–Li–Mn合金，并采用XRD、SEM和EDS对合金进行表征和分析。
　　在LiCl–KCl–AlCl3熔盐体系中，通过循环伏安法和方波伏安法研究Al(III)的还原过程，Al(III)通过一步还原为金属Al，得到它的扩散系数D Al(III)=1.28×10?5 cm2·s?1，并发现Al(III)/Al是不完全可逆的。在不同浓度的AlCl3和MnO2的LiCl–KCl熔盐体系中研究Al(III)、Li(I)和Mn(II)共沉积的过程。在–1.0A下，通过恒电流电解3 h制备了Al–Li–Mn合金，并采用XRD和SEM方法对合金进行分析，发现Al–Li–Mn合金主要以Al6Mn相形式存在。
　　在LiCl–KCl熔盐体系中钼电极上，研究了不同浓度的MgCl2和AlCl3对MnO2的氯化作用。探索Mg(ΙΙ)、Li(I)、Al(III)和Mn(ΙΙ)的共沉积条件，通过调整电位在-2.0 V时可以达到共沉积。采用恒电位-2.0 V电解3 h制备了Mg–Li–Al–Mn合金，并采用SEM和EDS手段对合金进行表征，发现合金中的元素分布不均匀。
　　本文采用共电沉积法电解制备了Mg–Li–Mn、Al–Li–Mn和Mg–Li–Al–Mn合金。采用MnO2作为原材料，为含锰元素合金的制备提供了一条新途径。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

第1章 绪 论

1.1 引言

1.2 熔盐和熔盐电解

1.3镁的应用及镁锰合金的研究现状

1.4铝的应用及铝基合金的研究现状

1.5 本文研究意义和主要研究内容

第2章 实验部分

2.1 实验药品及仪器

2.2 实验体系

2.3 电化学测试方法

2.4 电解合金样品分析

2.5 实验流程

2.6 本章小结

第3章 熔盐电解制备Mg–Li–Mn合金及其机理研究

3.1 引言

3.2 Mg(II)在LiCl–KCl熔盐体系中电化学行为研究

3.3 LiCl–KCl–MgCl2–MnO2熔盐体系电化学行为的研究

3.4 共电沉积制备Mg–Li–Mn合金

3.5 本章小结

第4章 熔盐电解制备Al–Li–Mn合金及其机理研究

4.1 引言

4.2 Al（III）在LiCl–KCl熔盐体系电化学行为的研究

4.3 LiCl–KCl–AlCl3–MnO2熔盐体系电化学行为的研究

4.4 共电沉积制备Al–Li–Mn合金

4.5 本章小结

第5章 熔盐电解制备Mg–Li–Al–Mn合金及其机理的研究

5.1 引言

5.2 LiCl–KCl–MgCl2–AlCl3–MnO2熔盐体系电化学行为的研究

5.3 共电沉积制备Mg–Li–Al–Mn合金

5.4 本章小结

结论

参考文献

致谢