熔鹽電解制備Al(Mg)–Nd合金及其機(jī)理研究.pdf

1、當(dāng)今，高科技產(chǎn)業(yè)最主要的發(fā)展方向是追求器件和裝置的輕量化，因此鋁合金和鎂合金引起學(xué)者們的廣泛關(guān)注，它們雖具有低密度、高比剛度、突出的減震性能和優(yōu)異的電磁屏蔽性能，但強(qiáng)度較低，耐腐性差，而添加合金化元素(稀土)是改善其性能的有效途徑之一。與傳統(tǒng)方法相比，熔鹽電解法制備稀土中間合金是當(dāng)今社會(huì)研究的熱點(diǎn)。所以，本文以稀土 Nd為研究對(duì)象，采用不同的電化學(xué)測(cè)試手段研究了 Nd(III)與 Al(III)、Mg(II)在惰性W電極上的合金化過(guò)程以

2、及Nd(III)在活性Al、Mg陰極上的還原過(guò)程，并制備Al–Nd合金和Mg–Nd合金，最后用XRD、SEM和EDS對(duì)合金樣品進(jìn)行了表征和分析。
　　1、723 K時(shí)，在W電極上，利用循環(huán)伏安、方波伏安、開(kāi)路計(jì)時(shí)電位研究了Nd(III)在LiCl–KCl熔鹽中電化學(xué)行為，研究表明：Nd(III)是經(jīng)過(guò)兩步還原成金屬Nd的，并通過(guò)方波伏安計(jì)算了還原反應(yīng)的轉(zhuǎn)移電子數(shù)。在LiCl–KCl–AlCl3–NdCl3熔鹽體系中，當(dāng)電極電位為?

3、1.39和?1.47 V時(shí)，對(duì)應(yīng)的是兩種合金的析出峰，這與Nd(III)在預(yù)先沉積Al基體上欠電位沉積有關(guān)。而Nd(III)在固態(tài)Al陰極上也能形成兩種Al–Nd金屬間化合物。采用恒電位(–2.0 V)電解6 h獲得合金樣品經(jīng)XRD分析為Al2Nd相。
　　2、在LiCl–KCl熔鹽體系中，通過(guò)不同的電化學(xué)測(cè)試手段研究Al(III)離子在W電極上還原過(guò)程的可逆性，并計(jì)算 Al(III)的擴(kuò)散系數(shù)。采用 AlCl3作為氯化劑，探究不

4、同溫度下Nd2O3在 LiCl–KCl–AlCl3熔鹽體系中的溶解度。結(jié)果表明：隨著溫度的升高 Nd2O3在LiCl–KCl–AlCl3熔鹽體系中的溶解度增大，當(dāng)升高至873 K時(shí)，Nd(III)離子的濃度達(dá)到最大值。同時(shí)通過(guò)固相反應(yīng)2326233Nd O(s)?Al Cl(g, l)?Al O(s)?2NdCl(s)證明 AlCl3可以將Nd2O3氯化為 NdCl3。采用不同的電化學(xué)測(cè)試手段研究了 Nd(III)與 Al(III)離子

5、在惰性電極上的合金化過(guò)程以及Nd(III)離子在活性Al陰極上的還原過(guò)程，并在W和固態(tài)Al電極上恒流電解制備了含有Al2Nd和Al3Nd合金相的鋁基稀土合金，采用XRD、SEM、EDS等手段對(duì)合金進(jìn)行了分析。
　　3、在 LiCl–KCl熔鹽體系中，通過(guò)不同的電化學(xué)測(cè)試手段研究 Mg(II)離子還原金屬M(fèi)g過(guò)程的可逆性，并計(jì)算Mg(II)的擴(kuò)散系數(shù)。在W和Mg電極，觀察到兩種Mg–Nd金屬間化合物的形成峰。最后采用恒流和恒電位制備