Mg-6Al-3Pb-xLa（x=0,0.5,1,2）合金的组织结构、电化学性能和耐腐蚀性能的研究

发布时间：2022-12-05 04:42

　　镁合金阳极由于具有较负的电极电位,放电平稳,激活时间短,能量密度高,储量丰富等诸多优点受到了研究者的青睐。Mg-6Al-5Pb合金阳极由于在大电流密度下放电时具有较负较稳定的电位,其库伦效率也较好,因而被广泛研究。然而,Pb元素是对环境有害的元素,本文旨在研究降低Mg-6Al-5Pb合金中Pb元素含量的基础上添加标准电极电位较负的La元素的镁合金的放电性能。本文主要采用显微组织表征、电化学测试及浸泡实验等方法,从合金化、热处理和挤压变形等三种不同途径,研究La元素对低Pb含量的Mg-6Al-3Pb合金阳极在氯化钠溶液中的放电性能和耐腐蚀性能。具体内容和相关的研究结果如下:在铸态合金中,分别对添加了质量分数为0.5%、1%和2%的La元素的Mg-6Al-3Pb-xLa合金阳极的组织结构、在3.5wt.%NaCl溶液中的放电性能和耐腐蚀性能进行研究。实验结果表明,La的添加增大了合金中金属间第二相的体积分数,其第二相的体积分数随着La质量分数的增大而增大,此外合金的晶粒尺寸得到细化,同时提高AP63合金的放电活性,其中AP63-1La合金在3.5wt.%NaCl溶液中的放电性能最优,在10... 

【文章页数】：110 页

【学位级别】：硕士

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中文摘要
英文摘要
1 绪论
    1.1 镁合金及镁合金阳极简介
    1.2 镁及镁合金阳极的电化学行为理论分析
    1.3 镁阳极在化学能源中的应用
        1.3.1 海水激活电池
        1.3.2 镁-空气电池
        1.3.3 镁-过氧化氢半燃料电池
        1.3.4 镁一次电池
        1.3.5 镁二次电池
    1.4 镁合金阳极的研究
        1.4.1 Mg-Al系镁合金阳极
        1.4.2 Mg-Al-Sn系镁合金阳极
        1.4.3 Mg-Li系镁合金阳极
        1.4.4 Mg-Hg-Ga系合金阳极
        1.4.5 Mg-Al-Pb系合金阳极
    1.5 本文研究的目的和内容
        1.5.1 研究目的和意义
        1.5.2 研究内容
2 实验材料及方法
    2.1 实验方案
    2.2 实验材料的制备
        2.2.1 合金的制备
        2.2.2 合金的热处理
        2.2.3 合金的挤压变形
    2.3 合金组织的表征
        2.3.1 成分分析
        2.3.2 金相组织观察
        2.3.3 XRD分析
        2.3.4 扫描电子显微镜(SEM)观察和能谱分析(EDS)
        2.3.5 EBSD分析合金的晶粒取向
    2.4 合金耐腐蚀性能的测试方法
        2.4.1 浸泡实验
        2.4.2 失重实验
        2.4.3 析氢实验
    2.5 合金的电化学测试
        2.5.1 开路电位测试
        2.5.2 动电位极化曲线测试
        2.5.3 恒电流放电测试
3 La对Mg-6Al-3Pb合金的组织结构、放电性能和耐腐蚀性能的影响
    3.1 引言
    3.2 铸态Mg-6Al-3Pb-xLa(x=0,0.5,1,2)合金的制备
    3.3 铸态Mg-6Al-3Pb-xLa(x=0,0.5,1,2)合金组织结构分析
        3.3.1 铸态Mg-6Al-3Pb-xLa(x=0,0.5,1,2)合金的成分分析
        3.3.2 铸态Mg-6Al-3Pb-xLa(x=0,0.5,1,2)合金的金相分析
        3.3.3 铸态Mg-6Al-3Pb-xLa(x=0,0.5,1,2)合金的XRD分析
    3.4 铸态AP63-xLa镁合金电化学性能的研究
        3.4.1 开路电位测试
        3.4.2 动电位极化
        3.4.3 恒电流放电测试
    3.5 铸态AP63-xLa镁合金耐腐蚀性能的研究
        3.5.1 析氢实验
        3.5.2 重量损失实验
        3.5.3 浸泡实验
    3.6 本章小结
4 热处理对Mg-6Al-3Pb-xLa合金组织结构、放电性能和腐蚀性能的影响
    4.1 引言
    4.2 热处理态Mg-6Al-3Pb-xLa合金组织结构分析
        4.2.1 热处理态Mg-6Al-3Pb-xLa合金XRD分析
        4.2.2 热处理态Mg-6Al-3Pd-xLa合金的背散射电子分析
        4.2.3 热处理态AP63-xLa合金的EDX分析
    4.3 热处理态Mg-6Al-3Pd-xLa合金的电化学性能研究
        4.3.1 开路电位测试
        4.3.2 动电位极化曲线分析
        4.3.3 恒电流放电测试
    4.4 热处理态Mg-6Al-3Pd-xLa合金的耐腐蚀性能研究
        4.4.1 析氢实验和重量损失计算合金的腐蚀速率
        4.4.2 浸泡实验
    4.5 本章小结
5 挤压工艺对Mg-6Al-3Pb-xLa(x=0.5,1)合金的组织、电化学性能和放电性能的影响
    5.1 引言
    5.2 挤压态AP63-0.5La和AP63-1La合金的微观组织分析
        5.2.1 XRD分析
        5.2.2 背散射电子和EDX分析
        5.2.3 合金的晶粒取向分析
    5.3 挤压态AP63-0.5La和AP63-1La合金的电化学性能分析
        5.3.1 开路电位测试
        5.3.2 动电位极化曲线分析
        5.3.3 恒电流放电分析
        5.3.4 铸态、热处理态和挤压态AP63-0.5La和AP63-1La合金放电性能对比分析
    5.4 挤压态AP63-0.5La和AP63-1La合金的耐腐蚀性能
    5.5 本章小结
6 结论
致谢
参考文献
附录
    A.作者在攻读学位期间发表的论文目录


【参考文献】：
期刊论文
[1]日本研发能量密度为锂电池10倍的镁空气电池[J]. 王祝堂.  轻金属. 2017(07)
[2]Mg-Al-Pb和Mg-Al-Pb-Ce阳极材料显微组织和腐蚀电化学性能（英文）[J]. 冯艳,刘莉,王日初,彭超群,王乃光.  Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2016(05)
[3]鱼雷电池进展[J]. 刘勇,陈洪钧.  电源技术. 2012(03)
[4]金属过氧化氢电池的发展及现状[J]. 李学海,王宇轩,黄雯.  电源技术. 2011(08)
[5]AZ31与NZ30K合金作为镁电池负极材料的电化学性能[J]. 周丽萍,曾小勤,常建卫,刘志,朱亚琪,姚嵩,丁文江.  中国有色金属学报. 2011(06)
[6]海水电池用镁阳极的研究与应用[J]. 冯艳,王日初,彭超群.  中国有色金属学报. 2011(02)
[7]镁及镁合金电池阳极材料的研究、开发及应用[J]. 余琨,宋觉敏,蔡志勇,杨军,薛新颖,雷路.  金属功能材料. 2010(04)
[8]镁合金的发展及其应用[J]. 阎峰云,张玉海.  现代制造技术与装备. 2007(04)
[9]镁燃料电池的发展及应用[J]. 杨维谦,杨少华,孙公权,辛勤.  电源技术. 2005(03)
[10]海水介质中高活性镁合金负极的电化学性能[J]. 马正青,黎文献,余琨,王日初,梁英,曹军纪,尹宁,李学海.  材料保护. 2002(12)

博士论文
[1]铸造态、挤压态、半固态Mg-Li-Al系合金组织和力学性能研究[D]. 程丽任.吉林大学 2011
[2]镁锂基合金在NaCl溶液中电化学行为的研究[D]. 吴林.哈尔滨工程大学 2010

硕士论文
[1]镁电池电极材料的电化学性能研究[D]. 司玉军.重庆大学 2006



本文编号：3709702