熔盐电解法制备镁基合金技术研究

《熔盐电解法制备镁基合金技术研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、密级：一中国科学院大学UniversityofChineseAcademyofSciences博士学位论文2013年3月IIlllIlllIllIlllllIIIIIY2381366ByWangShidongADissertation／ThesisSubmittedtoTheUniversityofChineseAcademyofSciencesInpartialfulfillmentoftherequirementForthedegreeofscienceDoctorofinorganicchemistryQinghaiInstituteofSaltLakesMarch，2013摘要稀土

2、元素作为一种重要的合金化元素，可显著提高镁合金的力学性能、耐蚀性能、耐摩擦磨损性能及抗疲劳性能。随着我国高性能镁合金的逐步开发和应用，镁稀土中间合金的研制和工业化开发日益迫切和重要。为此，本文研究了熔盐电解制备镁稀土中间合金的相关工艺与技术，主要研究结果如下：1．在氯化物体系中，系统研究了电解质成分对熔盐电解Mg．La合金过程平均电解电流、电流效率、合金组成的影响。随着电解质中LaCl3浓度的增加，平均电解电流逐渐降低。当LaCl3在初始电解质中的浓度为15wt％．20wt％时，电流效率超过90％。随着电解质中LaCl3初始浓度的增加，合金中La含量逐渐增加，合金组成可通过改变电解质组成来

3、调节。2．在氯化物体系中，系统研究了氧化物和氟化物添加对熔盐电解制备Mg．La合金过程中电解电流、电流效率、合金成分的影响。氧化物的添加对平均电解电流影响较小。随着电解质中MgO或La203含量的增加，电流效率逐渐降低。在氧化物添加质量相同的情况下，与La203相比，MgO对电流效率有更明显的影响。合金中的镁含量随着电解质中MgO含量的增加而增加，随着La203含量的增加而降低，表明MgO和La203在电解质中都参与了反应。LaOCl渣泥的形成是氧化物添加对电流效率和合金质量负面影响的主要原因。在本研究的电解质体系中，CaF2的添加对消除氧化镁对电解负面的影响没有积极作用，这可能和电解质中

4、镧化合物的复杂反应有关。3．研究了镁电解质体系中耐火材料的静态腐蚀，在熔盐电解质中浸泡后，耐火材料的增重主要是由于熔盐电解质向耐火材料中的渗透引起的。刚玉莫来石砖与碳化硅砖被熔盐静态腐蚀后，抗压强度有较大降低；特级高铝砖、高铝砖、莫来石高铝砖的抗压强度略有增加；而孔粘土砖的抗压强度有较大增加。试样表面SEM分析结果表明，在熔盐电解质中浸泡后，熔盐电解质渗透到了试样的微孔内，进一步确认了试样的增重主要是由试样微孔内渗入了电解质而引起的。综合考虑材料的抗电解质渗透性和抗压强度，孔粘土砖可能更适合作为电解槽内衬材料。4．对模拟的电解尾气吸收液进行了氧化还原电位(ORP)研究，考察了NaCl、Na

5、OH和NaCl0浓度与ORP值的关系。OH+的浓度对ORP值的影响最大；在摘要OH’的浓度不变的情况下，ORP值与次氯酸钠浓度呈二次函数关系；NaCl含量对NaCIO溶液的ORP值影响不大。通过pH值、ORP值的测量，建立NaCIO浓度与pH值和ORP值的关系，有可能实现NaCIO的自动在线检测，这对定期更换吸收塔的吸收液，以及实现尾气吸收的自动化有一定的意义。本论文的特色与创新主要体现在：①得出了熔盐电解法制备镁稀土合金的过程中，电解质组成与合金成分的关系；②确定了电解过程中，氧化物杂质在熔盐电解质体系中的转化反应及机理；③优选出了合适的镁及镁合金电解槽内衬材料。研究成果对于镁稀土合金电

6、解工艺的完善、新型电解槽的设计制备、以及盐湖镁资源的高值化利用具有重要意义。关键词：熔盐电解；镁镧合金；内衬材料；氧化还原电位IIAbstractAsimportantalloyingelements，rareearthsCansignificantlyimprovemechanicalfatigueresistanceofthemagnesiumalloys．Withthedevelopmentandapplicationsofhighperformancemagnesiumalloys，theresearchandindustrializeddevelopmentofMg-REmast

7、eralloysisincreasinglyurgentandimportant．Therefore，somerelatedtechniquesforthepreparationofmagnesium-REintermediatealloysusingthemoltensaltelectrolysismethodwerecarriedout．Themainresultsareasfollows：1．Duringconst