熔盐电解制备Mg-Li-Al-Pr合金及Pr(Ⅲ)的电化学行为研究

摘要

镁、锂、铝金属及其合金为代表的超轻合金材料应用越来越广泛，特别是在航空航天、交通运输、轻工建材、通讯、电子等行业的应用。本文对Pr(Ⅲ)在不同体系下在Mo电极和Al电极上的电化学过程及合金形成机理进行了对比和研究，并通过共电沉积的方法在熔盐中电解制备了Mg-Li-Al-Pr合金。LiC-KCl-PrCl3体系中通过循环伏安法，计时电位法研究了Mo电极上Pr(Ⅲ)的电化学机理，对其可逆性进行了判断，并计算了反应过程中的转移电子数、扩散系数及活化能的数值。之后通过循环伏安法和方波伏安法研究了Pr(Ⅲ)在Al电极上的电化学机理，并对其进行了恒电位电解。通过XRD、SEM和EDS对合金产品进行了微观分析知道了Al-Pr合金形成的主要金属间化合物。通过在LiCl-KCl-PrCl3体系中对Mo电极和Al电极上Pr(Ⅲ)的电化学研究结果进行对比得到Pr(Ⅲ)在Al电极上的去极化值及Pr(Ⅲ)在惰性电极和活性电极上的不同电化学反应过程。LiCl-KCl-MgCl2-PrCl3体系下通过循环伏安法、方波伏安法和计时电位法对Pr(Ⅲ)在Mo电极上的电化学机理进行了研究，并对其恒电位电解观察合金中的相组成。Al电极上Pr(Ⅲ)的电化学行为主要应用了循环伏安法和方波伏安法对进行了其进行研究，同时进行恒电位电解了解活性电极上合金形成后的相组成。研究LiCl-KCl-MgCl2-AlCl3-PrCl3体系下Pr(Ⅲ)电化学行为研究，包括循环伏安法和方波伏安法；其次研究了共沉积制备Mg-Li-Al-Pr合金的工艺研究，其中包括电流密度、温度、电解时间对合金成分和电流效率的影响，得到了制备的最佳工艺条件电流密度约为5.4 A/cm2、温度为700℃、电解大约4h。