熔鹽電解法制備鎂鋁鍶合金的研究.pdf

1、鎂合金作為一種輕質(zhì)金屬結(jié)構(gòu)材料，其明顯的優(yōu)點(diǎn)主要表現(xiàn)在密度小、比強(qiáng)度及比剛度高、阻尼性高、減振性好和電磁屏蔽能力強(qiáng)及易回收等，在大量使用壓鑄件的航空航天、交通工具、3C產(chǎn)品等領(lǐng)域應(yīng)用極其廣泛，特別是在汽車行業(yè)發(fā)展尤為迅速。 鎂合金的常溫力學(xué)性能較好，但當(dāng)溫度高于120℃時(shí)，其力學(xué)性能較差，特別是高溫抗蠕變性能較差。鎂合金的力學(xué)性能與其晶粒大小有著極其密切的關(guān)系，細(xì)化鎂合金晶粒，可以提高鎂合金的綜合力學(xué)性能。添加變質(zhì)劑是其主要方法

2、之一。目前，有學(xué)者將堿土金屬鍶加入到鎂合金熔體中，微量的鍶使得鎂合金的耐熱性有了極大的提高?？墒墙饘冁J的化學(xué)特性活潑，直接以“對(duì)摻法”加入，鍶的燒損相當(dāng)嚴(yán)重，而且及其不環(huán)保；如果以中間合金的方式加入又會(huì)帶來(lái)不必要的第三或第四組元，這些都成為制約鍶系鎂合金發(fā)展的瓶頸，亟待解決。 本課題通過(guò)對(duì)比分析“對(duì)摻法”和“熔浸熱還原法”兩種鍶系鎂合金制備工藝的差異，在此基礎(chǔ)上采用了經(jīng)濟(jì)、環(huán)保的“熔鹽電解法”制備Mg-Al-sr合金。實(shí)驗(yàn)中著重

3、考慮到鎂合金與鍶鹽的密度差異，故主要從熔鹽體系的選取，特別是含鍶的低密度混合熔鹽的研究著手來(lái)確定電解設(shè)備的結(jié)構(gòu)；并通過(guò)對(duì)電解工藝參數(shù)如電解溫度、電流密度等的調(diào)整來(lái)分析電流效率的變化，從而找到最佳的電解工藝條件。本課題擬采用Mg-Al合金作為陰極，SrCl<,2>-LiCl組成的混合熔鹽做為電解質(zhì)，并將制備得到的合金采用光學(xué)顯微鏡(OM)、掃描電子顯微鏡(SEM)、X射線衍射儀(XRD)等檢測(cè)手段對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析。 研究結(jié)果表明

4、，①采用適當(dāng)質(zhì)量比Mg-Al合金作為陰極，可以使得熔鹽電解質(zhì)的選取范圍更廣泛，SrCl<,2>-LiCl組成的混合熔鹽可以完全懸浮于鎂鋁液之上，實(shí)驗(yàn)得到的合金組織均勻、純凈。②電解過(guò)程中由于金屬鋰的密度很小會(huì)浮到鎂鋁液的上層，容易造成損失，故合金中鋰含量很低；而金屬鍶的密度遠(yuǎn)大于鎂鋁合金的密度，故析出的金屬鍶會(huì)擴(kuò)散下沉，鍶含量可以得到保證。③Mg-4Al-2Sr合金的組織由呈細(xì)小樹(shù)枝狀初生α-Mg相和條狀、片狀共晶組織，其組成成分包括α

5、-Mg相、共晶化合物Mg<,17>Sr<,2>、Mg<,12>Al<,17>、Al<,4>Sr和Mg-Al-Sr三元化合物。④Mg-Al-sr合金組織成分中含少量的sr時(shí)在初晶鎂的枝晶間/晶界區(qū)域生成Al<,4>Sr-α(Mg)層狀相，隨著sr含量的減少，Al<,4>Sr的體積會(huì)減小，初晶鎂鋁的過(guò)飽和度會(huì)增加，并生成Mg<,17>Al<,12>。通過(guò)掃描電鏡觀測(cè)，在含有微量sr的Mg-9Al-Sr(0.2％Sr)合金中，出現(xiàn)了奇特的桿狀