细化工艺对Pb-Ag合金组织和性能的研究

发布时间：2017-12-09 08:21

  本文关键词：细化工艺对Pb-Ag合金组织和性能的研究

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【摘要】：随着社会的不断发展,人们对环境的要求日趋严格,湿法冶金逐步替代火法冶金成为目前提取金属的主流方法。而电极作为湿法冶金的核心,其性能的好坏直接决定所获利益的高低。尽管阳极材料不断地推陈出新,但该领域最广泛使用的仍为成本低、电化学性能良好和易加工可回收的Pb-Ag合金电极。然而该电极还存在传统制备方法所难以解决的诸多弊病,如强度低、内阻大、能耗高等。因此,寻找一种新型制备方法来提高Pb-Ag合金电极综合性能是湿法冶金和电化学领域一直竞相发展的重要课题。纵观国内外的研究现状,研究者过去把过多的精力围绕在合金的配比上,从而忽略合金内在结构与性能的关联。均匀细小致密的组织结构能加速阳极内部的电子传输,从而降低电阻,使得阳极的综合性能得到不同程度的提升,进而达到节能降耗的目的。本研究发现,通过采用物理场和强塑性力场技术,可获得低成本高性能的铅合金阳极材料,此外,制备加工方法及工艺对环境友好,适应时下国情。本文通过对Pb-0.5%Ag合金进行超声波法、等通道转角法、室温轧制、冷轧和超声波+轧制法五种细晶工艺处理,通过分析电极的电阻率、极化曲线、槽电压、Tafel曲线、η-lgi图和显微硬度数据,研究不同的工艺参数对组织及性能的影响,优化出不同工艺的最佳工艺参数。综合对比五种工艺,获得了铅合金阳极最佳的工艺参数。另外,本文还探究晶粒尺寸和结构对其性能的影响,从而可实现调节工艺→调控晶粒尺寸和结构→获得最佳综合性能的目的。研究表明,超声波+轧制法是最佳的制备工艺,其工艺参数为：熔体温度370℃,施振时间1min,退火温度140℃,压下量20%。在此工艺条件下,与浇铸法得到的铅合金阳极相比,导电性能、电化学性能和力学性能得到较大幅度的提升。其中电阻率可降低44.86%,极化电位降低18.13%,槽电压降低4.82%,硬度可提升2.23倍。通过对其进行Tafel和η-lgi分析发现,采用该种工艺有利于获得较低的自腐蚀电流和过电位,提高了阳极的耐蚀性和电子传输速率,具有优异的电化学性能。与此同时,致密细小的组织结构改变了阳极表面的腐蚀类别,从原来的局部腐蚀改善为均匀的全面腐蚀,使阳极使用寿命得以提升。通过对晶粒尺寸、组织结构与性能之间的研究发现,随着晶粒尺寸的增大,阳极的综合性能表现出先升高后降低的变化规律。过度细化的晶粒,位错密度大,晶界过多。而粗大的晶粒,基体疏松,不利于电子的传输。唯有晶粒尺寸适中,约为10微米时,晶粒组织均匀致密,阳极具有良好的综合性能。此外,尺度适中的等轴晶为最佳的组织结构,此时材料内应力较低,且具有一定热稳定性。铅合金阳极通过多能场处理后,有效的改善了该类阳极的多种缺陷,有利于推动铅合金电极的继续发展,还可显著降低电解领域的能耗,具有重要的现实意义。
【学位授予单位】：昆明理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG146.12

【引证文献】

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1 翟启杰;赵沛;胡汉起;徐匡迪;;金属凝固细晶技术研究[A];2004中国铸造活动周论文集[C];2004年

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本文编号：1269710