合金元素及热加工工艺对镁阳极组织和性能的影响

论文摘要

镁阳极材料的耐腐蚀性能和电化学活性取决于材料的合金成分和组织形貌。本文研究了Hg、Ga、Sn和Zn四种合金元素及轧制、热处理工艺对镁阳极材料显微组织和电化学性能的影响,为制备高活性、低自腐蚀速率的镁阳极材料提供了理论依据。研究内容如下：1.研究了Hg、Ga、Sn和Zn四种合金元素及含量对镁阳极显微组织和电化学性能的影响。结果表明：Mg-Hg、Mg-Ga、Mg-Sn和Mg-Sn二元镁阳极材料铸态组织均为a-Mg基体和基体与第二相组成的共晶组织；Hg元素显著改善了镁阳极合金的电化学活性,但增加了镁阳极的自腐蚀速率；Ga、Sn和Zn元素提高了镁阳极材料的耐腐蚀性能,对镁阳极的电化学活性影响不大。2.研究了轧制和热处理工艺对Mg-Hg-Ga阳极材料的显微组织和电化学性能的影响。结果表明：400℃退火24 h基本消除了铸态Mg-Hg-Ga阳极的晶界偏聚,改善了Mg-Hg-Ga阳极材料的电化学性能。轧制态的Mg-Hg-Ga阳极材料在150℃～300℃退火时,基体中析出弥散分布的球状第二相。随着退火温度升高,析出相数量增多且尺寸增大,材料耐腐蚀性能下降,电化学活性先上升后下降。250℃退火时Mg-Hg-Ga阳极材料的综合性能最佳。3.研究了合金元素Hg和Ga对镁阳极材料的活化机理。镁阳极材料溶解时,Hg、Ga元素被Mg还原成单质,和电极表面的Mg原子形成镁汞齐。镁汞齐与水迅速反应释放出新的Hg、Ga单质,继续沉积在电极表面与镁反应,如此循环促进活化；同时,Hg、Ga沉积层改变了镁阳极表面的腐蚀产物膜结构,机械隔离镁表面的腐蚀产物,从而使镁阳极材料的电位负移,促进活化。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 文献综述
• 1.1 镁阳极材料研究现状
• 1.1.1 牺牲阳极用镁阳极材料
• 1.1.2 燃料电池用镁阳极材料
• 1.1.3 可充电池用镁阳极材料
• 1.1.4 海水激活电池用镁阳极材料
• 1.2 合金元素对镁阳极材料性能的影响
• 1.2.1 合金元素Hg
• 1.2.2 合金元素Ga
• 1.2.3 合金元素Sn
• 1.2.4 合金元素Zn
• 1.2.5 合金元素Al
• 1.2.6 合金元素Pb
• 1.2.7 合金元素Mn
• 1.2.8 合金元素Sr
• 1.3 镁合金塑性成形技术
• 1.3.1 镁及其合金的加工特性
• 1.3.2 镁合金的挤压技术
• 1.3.3 镁合金的轧制技术
• 1.3.4 镁合金的动态再结晶
• 1.4. 镁合金的腐蚀
• 1.4.1 镁的腐蚀特性及腐蚀机理
• 1.4.2 镁的腐蚀类型
• 1.4.3 影响镁阳极腐蚀性能的因素
• 1.5 论文的研究目的及意义
• 第二章 实验方案和过程
• 2.1 实验方法和流程
• 2.2 试样制备
• 2.3 材料显微组织分析与测定
• 2.4 电化学性能测试
• 第三章 合金元素对镁阳极显微组织和电化学性能的影响
• 3.1 实验目的
• 3.2 合金元素对镁阳极显微组织形貌的影响
• 3.3 合金元素及其含量对镁阳极电化学性能的影响
• 3.3.1 Hg对镁阳极电化学性能的影响
• 3.3.2 Ga对镁阳极电化学性能的影响
• 3.3.3 Sn对镁阳极电化学性能的影响
• 3.3.4 Zn对镁阳极电化学性能的影响
• 3.4 Mg-Me二元合金的腐蚀动力学研究
• 3.5 本章小结
• 第四章 轧制及热处理对镁阳极显微组织和电化学性能的影响
• 4.1 实验目的
• 4.2 镁阳极的轧制及热处理工艺
• 4.2.1 镁阳极的均匀化
• 4.2.2 镁阳极的轧制工艺
• 4.2.3 镁阳极板材的退火工艺
• 4.3 轧制及热处理对镁阳极显微组织的影响
• 4.4 轧制及热处理对Mg-Hg-Ga阳极电化学性能的影响
• 4.4.1 轧制及热处理对镁阳极耐腐蚀性能的影响
• 4.4.2 轧制及热处理对镁阳极电化学活性的影响
• 4.5 轧制及热处理对镁阳极电极反应动力学的影响
• 4.6 不同状态下Mg-Hg-Ga阳极的腐蚀和活化分析
• 4.7 本章小结
• 第五章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 硕士期间公开发表的论文