论文题目: 熔盐电化学法制备Fe-W功能梯度材料的基础研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 冶金物理化学
作者: 李运刚
导师: 翟玉春
关键词: 电极过程,电沉积钨,功能梯度材料
文献来源: 东北大学
发表年度: 2005
论文摘要: 金属钨具有极高的熔点、强度和硬度以及良好的化学稳定性，但由于其生产成本高、脆性高、难于进行常规的机械加工使它的应用受到了极大限制。显然，为了降低金属钨的生产费用，扩大金属钨的应用范围，研究生产金属钨的新方法、研究金属钨与其他常用金属材料形成的梯度材料的制备技术是非常必要的。本文就ZnO—WO3—Na2WO4（简写为ZNWNAO）体系中用电化学方法制备致密金属钨以及Fe—W梯度材料的基础进行了详细的研究。 采用差热分析法、热重法、X—射线衍射分析法、平行四电极法、旋转柱体法和拉筒法首次分别对ZNWNAO体系的初晶温度、热失重、熔盐的结构、电导率、粘度特性和表面张力进行了研究。结果表明：在研究的组成范围内，体系初晶温度小于750℃；体系熔融状态失重很少，对体系的组成基本不产生影响；体系固态下主要物相为Na2W2O7、Na2.4Zn0.8W2O8和Na2WO4，各相的多少与原始组成中的Na2WO4、WO3、ZnO含量多少有关；体系的电导率与温度的关系遵从熔盐电导率与温度关系的一般规律；体系各组元对电导率的影响规律受XZnO与XWO3比值的控制，并且，在Na2WO4含量一定的条件下，XZnO与XWO3比值为1时体系的电导率最大；体系的粘度与温度的关系遵循熔盐粘度与温度关系的一般规律；在ZnO和WO3摩尔比小于1的范围内，用Na2WO4逐步替代WO3使粘度减小，在大于1的范围内，粘度增大；体系氧化锌含量增多，粘度增大；体系的表面张力与温度具有良好的线性关系，在800～900℃范围内，随着温度的升高体系的表面张力降低；氧化锌含量一定时，三氧化钨含量的增加使体系表面张力减小；三氧化钨含量一定时，增加氧化锌含量使体系表面张力增大。 采用循环伏安法、计时电位法和计时电流法对ZNWNAO体系的电化学反应机理、电结晶过程进行了详细研究。认为：钨的电化学反应为一步得6个电子的准可逆反应；Zn2+的放电比WO42-更困难，所对应的阴极还原电位比WO42-负约130mV；在920℃下测定的含钨离子的扩散系数为4.77×10-8cm2．s-1。；钨的电结晶过程为半球形三维晶核的连续形核过程。 研究了熔盐的组成、电流密度、电流波形、电沉积时间、温度等因素对沉积物的物理形态影响；研究了电流密度、电沉积温度等因素对电沉积钨电流效率的影响。认为在ZNWNAO熔盐体系中电沉积得到致密钨的最佳工艺条件是：熔盐组成为
论文目录:
摘要
Abstract
第一章 引言
1.1 概述
1.2 钨的性质
1.2.1 物理性质
1.2.2 化学性质
1.3 钨的用途
1.4 课题的提出
1.5 研究内容
第二章 文献综述
2.1 金属钨生产方法的研究现状
2.1.1 致密金属钨的生产方法
2.1.2 超细钨及其合金粉
2.2 功能梯度材料
2.2.1 功能梯度材料的概念
2.2.2 功能梯度材料制备方法
2.3 熔盐电沉积钨技术的研究现状
2.3.1 卤化物体系熔盐沉积钨
2.3.2 氧化物体系熔盐沉积钨
2.3.3 卤-氧混合物熔盐体系
2.4 ZNWNAO体系的基础研究现状
2.4.1 ZNWNAO体系物理化学性质的研究
2.4.2 熔盐中离子组成的研究
2.4.3 相关体系的相图
2.4.4 ZNWNAO体系的电化学研究
2.4.5 ZNWNAO体系的电解工艺研究
2.5 耐液锌腐蚀磨损材料的研究现状
2.5.1 金属材料在液锌中腐蚀磨损行为
2.5.2 非金属及金属陶瓷材料在热浸镀液锌中的腐蚀磨损研究
2.5.3 钢铁材料被覆钨及其合金层的研究
第三章 ZNWNAO体系的物理化学性质研究
3.1 引言
3.2 ZNWNAO熔盐的制备
3.3 ZNWNAO熔盐体系的初晶温度
3.3.1 实验原理
3.3.2 实验方案
3.3.3 实验设备及实验步骤
3.3.4 实验结果及讨论
3.4 ZNWNAO熔盐体系的热失重
3.4.1 实验原理
3.4.2 实验方案
3.4.3 实验设备及实验步骤
3.4.4 实验结果及讨论
3.5 ZNWNAO熔盐相结构及离子组成
3.5.1 实验方案
3.5.2 实验设备及实验步骤
3.5.3 实验结果及分析
3.5.4 熔融盐中离子组成
3.6 ZNWNAO熔盐体系的电导率
3.6.1 实验原理
3.6.2 实验方案
3.6.3 实验设备及实验步骤
3.6.4 实验结果及分析
3.7 ZNWNAO熔盐体系粘度特性
3.7.1 实验原理
3.7.2 实验方案
3.7.3 实验设备及实验步骤
3.7.4 实验结果及分析
3.8 ZNWNAO熔盐体系的表面张力
3.8.1 实验原理
3.8.2 实验方案
3.8.3 实验设备及实验步骤
3.8.4 实验结果及分析
3.8.5 各温度下表面张力与组成关系的回归方程
3.9 小结
第四章 钨的电化学还原机理及电结晶过程研究
4.1 引言
4.2 实验方法
4.2.1 电解质的制备
4.2.2 实验装置
4.2.3 参比电极的选择
4.2.4 电极的制备
4.3 电化学还原机理
4.3.1 循环伏安法
4.3.2 计时电位法
4.4 钨的电结晶过程
4.4.1 循环伏安法
4.4.2 计时电流法研究电结晶过程
4.5 小结
第五章 熔盐电沉积法制取致密金属钨的研究
5.1 引言
5.2 电解质及电极的制备
5.2.1 电解质的制备
5.2.2 电极的制备
5.3 实验设备
5.4 电沉积条件对沉积层表面形貌的影响
5.4.1 实验步骤
5.4.2 钨在耐热钢基体上沉积的基本条件
5.4.3 电沉积条件对沉积层表面形貌的影响
5.5 ZNWNAO体系电沉积钨的电流效率
5.5.1 实验步骤
5.5.2 实验结果及讨论
5.6 小结
第六章 Fe-W功能梯度材料的制备
6.1 引言
6.2 电解质及电极的制备
6.2.1 电解质的制备
6.2.2 电极的制备
6.3 实验设备
6.4 Fe-W功能梯度层的制备
6.4.1 实验方案
6.4.2 实验步骤
6.4.3 形成Fe-W梯度层的条件
6.5 小结
第七章 结论
参考文献
攻读博士学位期间所发表的论著和取得的其它成果
致谢
作者学习经历简介
发布时间: 2006-10-25
参考文献
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