Al-Mg-X(Hg,Sn,Ga)陽(yáng)極材料組織和性能的研究.pdf

1、鋁合金陽(yáng)極材料的電化學(xué)性能和自腐蝕性能主要取決于元素和微觀組織。針對(duì)鋁合金陽(yáng)極材料的活性低、陽(yáng)極有效利用率低的問(wèn)題，選擇高活性的合金元素，研究合金成分、第二相和顯微組織演變對(duì)鋁合金陽(yáng)極材料性能的影響，探討鋁陽(yáng)極的活化機(jī)理，對(duì)大功率海水電池用鋁陽(yáng)極材料的成分設(shè)計(jì)、熱處理工藝制定和組織控制具有較高的理論意義和應(yīng)用價(jià)值。本文采用正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和熔煉鑄造制備了Al-Mg-Hg、Al-Mg-Sn、Al-Mg-Ga三組合金，采用電化學(xué)性能檢測(cè)和顯微組

2、織觀察等方法，研究合金成分、第二相、熱處理制度對(duì)鋁合金陽(yáng)極組織、性能的影響以及合金元素在鋁陽(yáng)極中的活化機(jī)理：
　　 1、研究Mg、Hg、Sn、Ga合金元素對(duì)鋁陽(yáng)極性能的影響。通過(guò)正交實(shí)驗(yàn)分析、電化學(xué)性能檢測(cè)和SEM顯微組織觀察等方法研究不同的Mg、X(Hg、Sn、Ga)含量對(duì)鋁陽(yáng)極材料的電化學(xué)性能和自腐蝕性能的影響。結(jié)果表明：在80℃、4.5％NaOH溶液中，適量的Mg元素能提高鋁陽(yáng)極的電化學(xué)活性和自腐蝕反應(yīng)速率，Hg元素的加入

3、既可以促進(jìn)鋁陽(yáng)極活化又可以抑制Mg含量增加引起的自腐蝕速率升高。Sn可以與Mg在鋁陽(yáng)極中形成第二相成為點(diǎn)蝕萌生的活性點(diǎn)。Ga明顯使穩(wěn)定電位變負(fù)，并且減小腐蝕電流。通過(guò)比較，Al-0.5％Mg-0.12％Ga成分的試樣，其活性最高，滿足大功率放電的要求。
　　 2、研究熱處理工藝對(duì)Al-0.5％Mg-0.12％Ga陽(yáng)極性能的影響。利用SEM顯微組織觀察和電化學(xué)性能測(cè)量等方法研究450℃、500℃、550℃均勻化退火和250℃、30

4、0℃、350℃最終退火處理后微觀組織的變化，對(duì)Al-0.5％Mg-0.12％Ga陽(yáng)極的綜合性能的影響。結(jié)果表明：均勻化退火使得第二相較為均勻分布，特別是經(jīng)過(guò)500℃均勻化4h的試樣具有較優(yōu)的綜合性能。最終退火可以消除軋制后的缺陷，減少腐蝕萌生的活化點(diǎn)。軋制后經(jīng)300℃退火4h的鋁陽(yáng)極材料發(fā)生了完全再結(jié)晶，再結(jié)晶晶粒來(lái)不及長(zhǎng)大，使得鋁陽(yáng)極保持了較好的活性，耐蝕性能得到明顯的提高。
　　 3、研究Al-0.5％Mg-0.12％Ga陽(yáng)

5、極的活化機(jī)理和腐蝕類型。通過(guò)固溶可以使鑄態(tài)試樣的活性降低，耐蝕性增強(qiáng)。通過(guò)200℃時(shí)效處理，第二相首先在晶內(nèi)彌散析出；隨著時(shí)效時(shí)間的延長(zhǎng)第二相數(shù)量增多，體積增大，并且在晶界處偏聚，使得鋁陽(yáng)極的穩(wěn)定電位隨著時(shí)效時(shí)間的延長(zhǎng)而產(chǎn)生電位負(fù)移，析氫速率增大的現(xiàn)象。鋁陽(yáng)極在80℃、4.5％NaOH溶液中的腐蝕類型為電偶腐蝕、點(diǎn)蝕和晶間腐蝕。鋁合金陽(yáng)極活化首先是通過(guò)Mg、Ga形成的第二相與基體耦合的微電池形成點(diǎn)蝕破壞鈍化膜的完整，再通過(guò)第二相的剝落溶