合金元素对铝阳极材料电化学性能和显微组织的影响

通过正交试验设计出一种性能优良的铝合金阳极材料。采用X线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)并结合能谱(EDS)研究铝合金的相结构、表面形貌、显微组织和腐蚀产物,采用电化学方法和化学浸泡法研究铝合金阳极的电化学和腐蚀性能,得出Mg,Sn,Ga和In4种元素对铝阳极电化学及腐蚀性能的影响。研究结果表明:Mg是影响铝阳极电化学性能的最主要因素,低含量的Mg有利于提高铝阳极的电化学性能;In是影响析氢的最主要因素,高含量的In有利于抑制析氢。     

Sn对Mg-Al-Sn-Zn系海水电池用镁阳极材料组织及电化学性能的影响

采用金相显微镜、X射线衍射、扫描电镜和结合能谱仪研究了Sn对镁阳极材料显微组织、相结构、表面形貌及成分分布的影响;并通过恒电流法、动电位极化法和排水集气法等研究了该镁合金的腐蚀行为和电化学性能.结果表明:合金元素Sn的加入可以抑制棒状β-Mg17Al12相沿晶界析出,随着Sn含量的增大,颗粒相Mg2Sn增多;均匀化处理使大部分β-Mg17Al12相溶解,而残留Mg2Sn未溶相.Sn的加入可以提高镁合金自腐蚀电位和析氢率,当Sn质量分数为1%时镁合金阳极的放电电压和电流效率最大.析氢率随电流密度的增大而增大,当电流密度为20mA.cm-2时电流效率最高,可达82.28%.腐蚀产物主要成分为MgO和Al2O3,且疏松,易脱落,使镁合金阳极的工作电位负而且稳定,可促进电池反应深入进行.     

温度对Al-Zn-In-Sn-Mg阳极性能影响的探讨

对Al 5Zn 0 .0 5In 0 .1Sn 1Mg合金牺牲阳极进行 5 10℃× 10h的固溶处理 ,测定了未经固溶处理和经固溶处理的阳极在 2 0℃和 6 5℃ 30 g/L的溶液中的电化学性能 ,并进行交流阻抗测试 .结果表明 :温度升高 ,铝阳极电化学性能和溶解性能变差 ;固溶处理对阳极性能改善有利 ;高温下 ,铝阳极晶粒脱落和析氢自腐蚀更剧烈导致阳极电流效率下降 .     

含Mg铝合金牺牲阳极在海水环境中组织与性能的相关性

【目的】为了解决深海环境下牺牲阳极材料性能下降的问题,在Al-Zn-In牺牲阳极的基础上添加Mg和Si元素,分析Mg和Si元素对阳极组织与性能的作用机理。【方法】采用金相组织观察、电化学极化曲线测试,探究偏析相、晶粒细化对铝阳极性能的影响。【结果】在所讨论的含Mg和Si元素的铝阳极中,随着Mg含量的增加,晶粒尺寸变大,Si元素对晶粒尺寸和细化有一定的影响;Mg与Zn形成的偏析相能够引发点蚀,使阳极活化性能增强。最佳阳极电化学性能的元素适宜添加量为0.09%Si,1.0%Mg。【结论】Mg元素能够影响晶粒尺寸和偏析相类型进而影响阳极的活化性能,晶粒尺寸小、晶界偏析为主的铝阳极综合性能最佳。     

二元铝合金在碱性介质中的腐蚀与电化学行为

研究Al-Me(Me:Mg,Zn,Bi,Sn,Pb,In,Ga)二元合金在25℃ 4 mol/L NaOH碱性介质中的析氢腐蚀速率、自腐蚀电位、恒电流极化电极电位.结果表明:在25℃ 4 mol/L NaOH碱性介质中,纯铝中加入Zn或In的Al-Me二元合金析氢腐蚀速率增大,自腐蚀电位负移;加入Bi或Ga的Al-Me二元合金析氢速率影响不大,自腐蚀电位负移;添加Mg,Sn或Pb的Al-Me二元合金析氢速率降低,自腐蚀电位正移.当以100 mA/cm2的电流密度进行恒电流极化时,Mg,Zn,Bi,In能使Al-Me二元合金电极电位稍有负移,Sn,Pb,Ga能使Al-Me二元合金电极电位大幅度负移.     

热轧道次变形量对铝阳极组织结构和电化学性能的影响

采用析氢测量法、计时-电位法(E-T曲线)和Tafel曲线法,研究在温度为370℃时,不同热轧道次变形量制得的铝合金阳极的电化学性能和耐腐蚀性能,所用电解液是温度为80℃、添加Na2SnO3缓蚀剂的5 mol/L NaOH溶液.通过透射电镜、扫描电镜和能谱等分析相关材料的结构.研究结果表明:随着道次变形量的增加,铝合金阳极经历了动态再结晶组织的转变过程,铝合金阳极开路电位有所正移,活性有所降低,而自腐蚀电流密度先降低后升高,耐腐蚀性能先提高后降低;在370℃时,以道次变形量为40%轧制时所得的铝合金阳极综合性能最佳.     

轧制温度和道次变形量对铝阳极Al-Mg-Sn-Bi-Ga-In性能的影响

采用析氢测量法、计时-电位法(E-T曲线)、Tafel曲线、扫描电镜和能谱分析等分析测试方法研究不同轧制工艺的Al-Mg-Sn-Bi-Ga-In铝合金阳极在80℃、在浓度为5mol/L NaOH电解液中添加缓蚀剂Na2SnO3的电化学性能和耐腐蚀性能。研究结果表明:按道次变形量40%进行轧制时,随着轧制温度的升高,开路电位负移,而活性和耐腐蚀性能先提高后降低;在370℃进行轧制时,随着道次变形量增大,开路电位正移,活性逐渐降低,而耐腐蚀性能先提高后降低;在370℃,按道次变形量40%进行轧制时,铝合金阳极的综合性能最佳。     

空气电池阳极材料及制备工艺对性能的影响研究

根据合金相电化学原理,以Al、Mg为主要成分,添加In、Sn、B等合金元素,熔铸制备了牺牲阳极试样,在ω(NaCl)=3.5%的溶液中,检测各试样的开路电位随时间变化曲线和极化曲线. 可以看出,向Al中加入Mg元素后,合金的开路电位负移;添加B元素使晶粒细化后开路电位负移约70 mV,经350～400 ℃均匀化处理20 h后开路电位负移约150 mV,极化曲线均较处理前更加平缓, 表明Mg对铝有良好的活化作用,In、Sn与铝镁基合金具有良好的电化学相容性;材料组织细化及均匀化处理使自腐蚀电位和工作电位负移,腐蚀电位平稳.     

Al-Mg-Pb-Sn-Ga铝合金阳极材料组织对电化学性能的影响

研究了冷轧变形量为95%Al-Mg-Pb-Sn-Ga五元铝合金阳极板材不同温度退火处理后的织构和其在4 mol/L NaOH+10 g/L Na2 SnO3溶液中的静态析氢速率与电化学性能.结果表明:此五元铝合金阳极板材,随退火温度的升高、保温时间的延长,立方织构含量增多,在4 mol/L NaOH溶液中反应后,表面腐蚀空隙率增多、深度增加,阳极极化减弱;回复退火处理的五元铝合金板材,析氢速率降低,稳定工作电位负移;再结晶退火时,随退火温度的升高、时间的延长,稳定工作电位的负移程度减少,析氢速率稍有增大.AM0501铝合金阳极板材在250℃-10 h、300℃-3 h回复退火,其在4 mol/LNaOH+10 g/L Na2 SnO3溶液中,恒电流极化时,具有理想的低自腐蚀析氢速率,负的稳定工作电位等电化学综合性能.     

海水温度对牺牲阳极性能的影响

在较高温度的海水中，铝、锌合金牺牲阳极的电化学性能均有不同程度的降低，以及孔蚀等的发生，但仍能满足该温度范围内的使用要求。本研究通过冶金的方法，在Al-Zn-In系牺牲阳极的基础上，加入Si,Sn,Mg,Bi,Ti,Cd等元素，炼制了几种铝基牺牲阳极材料，并进行了电化学性能测试，拟获得适用于较高温度海水环境中使用的新铝基牺牲阳极材料。     

一种铝-空气燃料电池能量重整技术的研究

为探究4 mol/L氢氧化钾电解液中不同锌离子浓度对铝-空气燃料电池负极自腐蚀的影响，提高其放电性能，采用6061铝合金作为负极，氧化锌作为电解液添加剂，进行了析氢失重分析. 利用网包负极结构完成了能量的重新整合，并测试了电池的放电性能. 结果表明:当4 mol/L氢氧化钾电解液中含0.3 mol/L锌离子时，6061铝合金的抑氢效率最高，约为64.364%. 在该电解液下，使用网包负极结构的燃料电池以20 mA/cm2电流密度放电时的电极效率和比容量最高，分别约为41.633%和1240.665 A·h/kg，较优化前提升了64.440%. 燃料因腐蚀耗散的能量被存储于其表面的沉积锌中，并在负极网的辅助下转化成电能，达到了能量重整的目的，使电池性能得到了显著提升.      

Mg/Al异种材料瞬间液相过冷连接工艺研究

采用瞬间液相过冷连接工艺对AZ31镁合金和5083铝合金进行连接实验,研究保温扩散时间t2对焊缝微观组织及力学性能的影响。利用SEM,EDS,XRD和微观硬度计对接头剖面的微观组织和力学性能进行表征;在拉伸试验机上测试接头拉伸强度,利用SEM对断口形貌进行分析。研究结果表明:采用瞬间液相过冷连接工艺可以实现Mg/Al异种材料的有效连接;随着保温扩散时间t2的增加,接头的抗拉强度随之提高,当t2=30 min时,接头抗拉强度最高达到20.5 MPa;拉伸断口形貌具有明显的脆性断裂的特征,铝合金侧主要有解理面和撕裂棱组成,而镁合金侧属于典型的沿晶断裂形貌;在接头处形成MgAl,Mg2Al3,Mg0.44Al0.56和Mg17Al12金属间化合物,结合界面的微观维氏硬度最高达320。     

海水激活电池用Mg-Hg-Ga合金阳极材料的腐蚀行为

通过Mg-3％Hg-2％Ga阳极材料在3.5％ NaCl水溶液中的析氢和浸泡实验研究其宏观腐蚀速率,通过动电位极化法和交流阻抗谱分析镁合金的电化学腐蚀行为;用扫描电镜分析镁合金的表面腐蚀形貌,讨论Mg-3％Hg-2％Ga合金的腐蚀机理.研究结果表明;Mg-3％Hg-2％Ga在3.5％ NaCl介质中的析氢速率为2.4×10-4mL/(cm2·s),浸泡128 h后,试样表面腐蚀均匀,腐蚀产物易脱落;在10 mV/s的扫描速度下,动电位极化测得腐蚀电流密度为2.41 mA/cm2;在开路电位下测得电极电荷转移阻抗为222.6 Ω/cm2,等效电容为8.48×10-4F.Mg-3％Hg-2％Ga阳极材料可开发为海水电池用镁合金阳极材料.     

热处理对增材制造AlSi10Mg合金组织性能及残余应力的影响

 增材制造AlSi10Mg合金通常存在较大的残余应力,对材料的服役使用产生不利影响,故需要采用热处理对残余应力予以控制甚至消除。利用X射线衍射、光学显微镜、场发射扫描电子显微镜、透射电子显微镜、背散射电子衍射、维氏硬度和拉曼光谱试验,研究了成形态和退火态合金的显微组织、性能及残余应力。结果表明,成形态合金由过饱和Al固溶体和Si相组成,其中, Si相以网状共晶硅和弥散分布的纳米硅颗粒2种形态存在。同时,成形态合金的晶粒细小,其晶粒尺寸分布的d₅₀值约为10.4 μm。250~300℃退火使合金元素从过饱和Al固溶体中析出,形成平衡相Mg₂Si和Si相;且随着退火温度升高,合金元素析出越彻底。此外,退火还引起网状共晶硅和纳米硅颗粒粗化,促使晶粒长大并诱发再结晶。由于退火后合金中的细晶强化、固溶强化和弥散强化效果减弱,故合金的维氏硬度下降。然而,退火可以显著降低合金的残余应力,下降幅度达到60%~80%。因此,为更好地实现组织和性能调控,有必要针对增材制造铝合金的特点开发新的热处理制度。     

Ml0.75Mg0.25Ni3.5-x Alx合金储氢性能及电化学性能研究

在Ar气保护下,采用悬浮熔炼方法制备Ml0.75 Mg0.25 Ni3.5 -xAlx(x=0.05 ～0.25)合金,系统研究Al部分取代Ni对合金的相结构、吸放氢性能和电化学性能的影响.结果表明,合金的相结构主要由具有六方CaCu5结构的(La,Pr) Ni5相、(La,Pr) Mg2Ni9相和(La,Nd)2 N...     

Al2O3/Al Lanxide复合材料中气孔的形成机理及影响因素

在实验基础上提出了铝合金熔体直接氧化形成的Al2O3／Al Lanxide复合材料中气孔的形成机理;考察了母合金中掺杂元素(Mg、Si)含量和工艺温度对Al2O3／Al Lanxide复合材料气孔率的影响规律．研究结果表明,当工艺温度升高时,Al2O3／Al Lanxide复合材料的气孔率降低;当母合金中的镁含量增加时,材料的气孔率上升;而母合金中的硅含量对材料的气孔率几乎无影响．     

45钢固体粉末法稀土、硼、铬、铝共渗工艺研究

研究了RE_Mg合金对固体粉末法硼、铬、铝共渗层成分、组织和性能的影响 .发现随着RE_Mg合金加入量的增加 ,渗层中Al2 O3的量不断增多 ,当RE_Mg合金加入量为 5 %时 ,渗层中出现连续致密分布的Al2 O3黑区组织 ,对此进行了性能测试和机理探讨     

铝及铝镁合金的室温电沉积制备

采用氯化铝-氢化铝锂-四氢呋喃-苯的有机体系电沉积铝,并在此基础上,研究n（氯化铝）∶n（氯化镁）=10∶1时电沉积铝镁合金的工艺条件.结果表明,采用该法在室温下能够成功制备铝及铝镁合金,电沉积铝比沉积铝镁合金条件容易控制,沉积效果也优于铝镁合金.当电流密度为0.010A/cm2,苯与四氢呋喃的体积比为8∶7,氢化铝锂的质量为1.27g时,成功获得了灰黑色粉末状的铝镁镀层,但晶粒较大,镀层与铜基体的结合力差.通过SEM和XRD对镀层进行形貌观察和成分检测可知,该铝镁合金成分为Al3Mg2,且随着电沉积时间的加长,镀层厚度随之增加.     

喷射沉积Al-20Si-5Fe-3Cu-Mg

利用喷射沉积技术制备了Ａｌ－２０Ｓｉ－５Ｆｅ－３Ｃｕ－１Ｍｇ合金,借助扫描电镜（ＳＥＭ）,Ｘ－射线衍射和拉伸试验等手段研究了喷射沉积合金的微观组织和力学性能,分析了Ｆｅ对合金挤压和热处理后的组织变化,拉伸试验结果表明,喷射沉积Ａｌ－２０Ｓｉ－５Ｆｅ－３Ｃｕ－１Ｍｇ合金具有比粉末冶金Ａｌ－２０Ｓｉ－３Ｃｕ－１Ｍｇ合金更高的高温（３００℃）强度。