再生废弃镁合金电化学特性研究及高导热镁合金的开发
发布时间：2021-12-11 03:25
随着镁合金在汽车、电子电器、航空航天等领域的广泛应用,在“节能减排、绿色环保”的社会主题下,对于废弃镁合金材料的再回收利用越来越受到关注。另外,镁合金用于LED灯等电子器件的散热器时,要求具有较好的散热性能和力学性能,因此需要开发出高强高导热性镁合金材料。本论文围绕废弃镁合金的再生利用及高强高导热镁合金的开发,首先,利用坩埚炉法回收熔炼了废弃镁合金材料,得到了再生AZ31镁合金（RMA）。其次用熔炼法制备了名义组分分别为Mg-1.5Zn-0.3Mn和Mg-2.0Zn-0.3Mn的三元镁合金以及名义组分为Mg-1.5Zn-0.3Mn-mY与Mg-2.0Zn-0.3Mn-nY（m=0.3,0.6;n=0.4,0.8）四元合金。各制备合金的成分利用电感耦合等离子光谱仪（ICP）进行测定。分别利用X射线衍射（XRD）、金相显微镜、扫描电镜（SEM）和透射电镜（TEM）对制备样品的结构和显微组织进行了分析表征。合金性能研究方面,对于再生AZ31镁合金,分析了其在NaCl和AlCl3两种电解质溶液中的电化学特性,并与商业化镁合金（CMA）进行了对比;对于Mg-Zn-Mn和Mg...
【文章来源】：上海第二工业大学上海市
【文章页数】：68 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
坩埚炉法示意图
糜诖蠊婺；厥彰竞辖鸱狭希?哂薪细叩木?眯б妗Ｍ?1.2 盐浴槽法示意图1.2.2 无熔剂法无熔剂法是一种不加熔剂来回收镁合金废料的方法，适用于回收较清洁、体积较大的镁合金废料。双炉法是无熔剂法中比较典型的一种回收镁合金废料的方法，其装置如图 1.3 所示。该装置包括熔化炉和带有定量泵的处理炉，中间用虹吸管连接，以便进行
栽?弦?蠼细撸?易爸媒衔?丛樱?哿冻杀窘细摺Ｍ?1.3 双炉法示意图1.3 镁电池负极材料1.3.1 纯镁作为镁电池负极材料存在的缺陷[26-27]通常纯镁不适合作为负极材料，是由于纯镁有以下几个缺点：当镁电极与电解液接触后，电极表面由于氧化则会形成氢氧化镁薄膜，导致电极与电解液接触不充分，电极的有效反应面积降低，弱化了电极的活性。同时纯镁组装成电池进行放电时，放电过程会形成自腐蚀，降低了实际的放电容量，而且正负极不断发生 Mg(OH)2的沉积和 Mg2+的溶解，也会进一步降低电极的有效反应面积，弱化电极的活性，电池实际的放电容量大大降低。目前可采用以下途径来提高镁电池的放电性能：（1）合金化。可在纯镁中添加其他合金元素，例如 Al、Zn、Mn、Li 等，可抑制合金的自腐蚀。（2）热处理。可通过对合金进行合适的热处理工艺，改变合金的微观组织变化，提高放电性能。（3）塑性变形。一般可通过挤压、轧制等塑性变形工艺，细化晶粒，改变合金的微观组织，降低合金的自腐蚀，提高放电性能。（4）电解液。为了提高镁电极的放电性能，可通过在电解液中加入合适的催化剂，提高电池反应的速率，从而提高合金的放电性能。1.3.2 镁电池负极材料的研究进展（a）合金化合金化是通过在纯镁中添加其他合金元素的方式来提高金属的放电性能
【参考文献】：
期刊论文
[1]镁合金在汽车零部件中的应用与发展[J]. 纪宏超,李轶明,龙海洋,裴未迟,李耀刚. 铸造技术. 2019(01)
[2]热轧对双相Mg-Li基合金电化学行为的影响[J]. 李起,王日初,蔡志勇,张纯. 有色冶金设计与研究. 2018(04)
[3]镁基非晶合金作为生物材料的应用现状[J]. 谈正中,戚孝群,赵一鹤. 有色金属材料与工程. 2018(03)
[4]AZ31镁合金在Al（NO3）3溶液中的电化学行为和放电性能[J]. 夏邢燕,张娅,孙颖迪,周学华,陈秋荣,张腾飞. 机械工程材料. 2017(11)
[5]Microstructure and Thermal Conductivity of As-Cast and As-Solutionized Mg–Rare Earth Binary Alloys[J]. Liping Zhong,Jian Peng,Song Sun,Yongjian Wang,Yun Lu,Fusheng Pan. Journal of Materials Science & Technology. 2017(11)
[6]Mg-Zn-Cu系合金作为镁电池负极材料的性能[J]. 张腾飞,张娅,夏邢燕,周学华,陈秋荣,卫中领. 腐蚀与防护. 2017(09)
[7]两种镁合金阳极在人造海水中的电化学性能[J]. 李连强,桑林,刘元刚,丁飞,徐强. 电源技术. 2017(05)
[8]A Review on Casting Magnesium Alloys:Modification of Commercial Alloys and Development of New Alloys[J]. Fusheng Pan,Mingbo Yang,Xianhua Chen. Journal of Materials Science & Technology. 2016(12)
[9]镁合金在航空航天领域研究应用现状与展望[J]. 吴国华,陈玉狮,丁文江. 载人航天. 2016(03)
[10]海水电池用Mg-Ga-Hg合金的电化学性能[J]. 高春燕,芦永红,徐海波. 中国海洋大学学报(自然科学版). 2015(10)
博士论文
[1]稀土镁合金导热性能及高导热镁合金研究[D]. 钟丽萍.重庆大学 2016
[2]纯镁和二元镁合金的导热行为研究[D]. 应韬.哈尔滨工业大学 2015
[3]高导热Mg-Zn-Mn合金及其性能研究[D]. 袁家伟.北京有色金属研究总院 2013
[4]AP65镁合金在氯化钠溶液中电化学行为研究[D]. 王乃光.中南大学 2013
[5]Mg-Gd-Y镁合金Zr晶粒细化行为研究[D]. 孙明.上海交通大学 2012
硕士论文
[1]高导热高强Mg-RE-（Al）系镁合金的显微组织和性能研究[D]. 贾晓俊.哈尔滨工业大学 2017
[2]AM60-Nd/Ce/Sc镁合金的显微组织和力学性能研究[D]. 段成宇.重庆理工大学 2015
[3]微量元素对Mg-2Zn-Mn镁合金组织和性能的影响[D]. 彭毅.重庆大学 2014
[4]粗镁直接熔炼AZ91D镁合金的夹杂物分析[D]. 袁国涛.沈阳工业大学 2012
[5]粗镁直接熔炼AM50镁合金中的夹杂物分析[D]. 董媛.沈阳工业大学 2012
本文编号：3533926
【文章来源】：上海第二工业大学上海市
【文章页数】：68 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
坩埚炉法示意图
糜诖蠊婺；厥彰竞辖鸱狭希?哂薪细叩木?眯б妗Ｍ?1.2 盐浴槽法示意图1.2.2 无熔剂法无熔剂法是一种不加熔剂来回收镁合金废料的方法，适用于回收较清洁、体积较大的镁合金废料。双炉法是无熔剂法中比较典型的一种回收镁合金废料的方法，其装置如图 1.3 所示。该装置包括熔化炉和带有定量泵的处理炉，中间用虹吸管连接，以便进行
栽?弦?蠼细撸?易爸媒衔?丛樱?哿冻杀窘细摺Ｍ?1.3 双炉法示意图1.3 镁电池负极材料1.3.1 纯镁作为镁电池负极材料存在的缺陷[26-27]通常纯镁不适合作为负极材料，是由于纯镁有以下几个缺点：当镁电极与电解液接触后，电极表面由于氧化则会形成氢氧化镁薄膜，导致电极与电解液接触不充分，电极的有效反应面积降低，弱化了电极的活性。同时纯镁组装成电池进行放电时，放电过程会形成自腐蚀，降低了实际的放电容量，而且正负极不断发生 Mg(OH)2的沉积和 Mg2+的溶解，也会进一步降低电极的有效反应面积，弱化电极的活性，电池实际的放电容量大大降低。目前可采用以下途径来提高镁电池的放电性能：（1）合金化。可在纯镁中添加其他合金元素，例如 Al、Zn、Mn、Li 等，可抑制合金的自腐蚀。（2）热处理。可通过对合金进行合适的热处理工艺，改变合金的微观组织变化，提高放电性能。（3）塑性变形。一般可通过挤压、轧制等塑性变形工艺，细化晶粒，改变合金的微观组织，降低合金的自腐蚀，提高放电性能。（4）电解液。为了提高镁电极的放电性能，可通过在电解液中加入合适的催化剂，提高电池反应的速率，从而提高合金的放电性能。1.3.2 镁电池负极材料的研究进展（a）合金化合金化是通过在纯镁中添加其他合金元素的方式来提高金属的放电性能
【参考文献】：
期刊论文
[1]镁合金在汽车零部件中的应用与发展[J]. 纪宏超,李轶明,龙海洋,裴未迟,李耀刚. 铸造技术. 2019(01)
[2]热轧对双相Mg-Li基合金电化学行为的影响[J]. 李起,王日初,蔡志勇,张纯. 有色冶金设计与研究. 2018(04)
[3]镁基非晶合金作为生物材料的应用现状[J]. 谈正中,戚孝群,赵一鹤. 有色金属材料与工程. 2018(03)
[4]AZ31镁合金在Al（NO3）3溶液中的电化学行为和放电性能[J]. 夏邢燕,张娅,孙颖迪,周学华,陈秋荣,张腾飞. 机械工程材料. 2017(11)
[5]Microstructure and Thermal Conductivity of As-Cast and As-Solutionized Mg–Rare Earth Binary Alloys[J]. Liping Zhong,Jian Peng,Song Sun,Yongjian Wang,Yun Lu,Fusheng Pan. Journal of Materials Science & Technology. 2017(11)
[6]Mg-Zn-Cu系合金作为镁电池负极材料的性能[J]. 张腾飞,张娅,夏邢燕,周学华,陈秋荣,卫中领. 腐蚀与防护. 2017(09)
[7]两种镁合金阳极在人造海水中的电化学性能[J]. 李连强,桑林,刘元刚,丁飞,徐强. 电源技术. 2017(05)
[8]A Review on Casting Magnesium Alloys:Modification of Commercial Alloys and Development of New Alloys[J]. Fusheng Pan,Mingbo Yang,Xianhua Chen. Journal of Materials Science & Technology. 2016(12)
[9]镁合金在航空航天领域研究应用现状与展望[J]. 吴国华,陈玉狮,丁文江. 载人航天. 2016(03)
[10]海水电池用Mg-Ga-Hg合金的电化学性能[J]. 高春燕,芦永红,徐海波. 中国海洋大学学报(自然科学版). 2015(10)
博士论文
[1]稀土镁合金导热性能及高导热镁合金研究[D]. 钟丽萍.重庆大学 2016
[2]纯镁和二元镁合金的导热行为研究[D]. 应韬.哈尔滨工业大学 2015
[3]高导热Mg-Zn-Mn合金及其性能研究[D]. 袁家伟.北京有色金属研究总院 2013
[4]AP65镁合金在氯化钠溶液中电化学行为研究[D]. 王乃光.中南大学 2013
[5]Mg-Gd-Y镁合金Zr晶粒细化行为研究[D]. 孙明.上海交通大学 2012
硕士论文
[1]高导热高强Mg-RE-（Al）系镁合金的显微组织和性能研究[D]. 贾晓俊.哈尔滨工业大学 2017
[2]AM60-Nd/Ce/Sc镁合金的显微组织和力学性能研究[D]. 段成宇.重庆理工大学 2015
[3]微量元素对Mg-2Zn-Mn镁合金组织和性能的影响[D]. 彭毅.重庆大学 2014
[4]粗镁直接熔炼AZ91D镁合金的夹杂物分析[D]. 袁国涛.沈阳工业大学 2012
[5]粗镁直接熔炼AM50镁合金中的夹杂物分析[D]. 董媛.沈阳工业大学 2012
本文编号：3533926
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