熔盐电解制取Mg-Li Mg-Li-Zr Zn-Zr合金

来源 :哈尔滨工程大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:nishiwangba
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本课题采用熔盐电解的方法制取Mg-Li、Mg-Li-Zr、Zn-Zr三种合金。研究了熔盐电解制取低成本Mg-Li中间合金的新工艺。以等质量分数的LiCl-KCl为电解质,采用镁棒做可耗阴极,研究了主要工艺条件对电流效率的影响,得到较佳的工艺参数是:电解温度可以降低到450~480℃;当电解质中LiCl含量为50±2%(质量)时,所得合金中的锂含量为30~34%(质量),锂的电流效率可达91.4%。采用低温电解后较高温度保温方法制取了低锂含量的合金(锂含量25%左右)。实验研究结果表明:以较低电解温度为特色,有利于节能、降耗的熔盐电解制取镁锂中间合金的新工艺是可行的。探索熔盐电解制取Mg-Li-Zr中间合金。以KCl(75%wt)-K2ZrF6(25%wt)为电解质,Mg-Li(8%wt)合金为液态阴极,在750℃下进行电解。K2ZrF6的熔点约为840℃,加入辅助电解质KCl可以降低体系低共熔点温度,节省能源。在电解温度范围内,液态Mg-Li(8%wt)没有挥发,阴极没有损耗。电化学研究发现ZrF62-在不同电极上具有不同的分解电压。采用扫描电子显微镜(SEM)及附带能谱仪(EDS)的方法分析,表明锆原子在Mg-Li基体内部扩散是不均匀的。探索熔盐电解制取Zn-Zr中间合金。以KCl(42%wt)-NaCl(LiCl)(42%wt)-K2ZrF6(16%wt)为电解质,液态锌为阴极。在电解温度范围内,液态锌没有挥发,阴极没有损耗。NaCl(LiCl)加入熔剂KCl中,可以降低体系的熔点,增大熔盐的流动性,增大熔盐与合金相两者之间的表面张力的差值,有利于合金相与电解质相的分离。以LiCl代替NaCl可以降低电解质体系的温度。采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)及附带能谱仪(EDS)的方法分析,考察了电流密度、电解时间、电解温度三个条件对合金成分的影响,(1)相同电解时间t=1h,电解温度760~765℃,较小的电流密度0.2A/cm2、0.45A/cm2。(2)相同电流密度0.45A/cm2,电解温度760~765℃,较短的电解时间20min、30min。(3)相同的电解时间1h,电流密度0.45A/cm2,低温电解500℃、600℃。在这三个条件下,均可以得出锆原子从基体表面向内部不均匀扩散的结论。实验研究结果表明:较低的电流密度0.2A/cm2,较短的电解时间20min,低温500℃电解生产Zn-Zr合金是可行的。
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