【摘 要】
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铝合金质量轻,具有优异的延展性、装饰性、耐蚀性等特性,并且储量资源丰富,是理想的构建防护材料,在航空航天、海洋运输、汽车轻量化等领域中得到广泛的应用并具有广阔的发展前景。铝镁合金的理论储氢量较高,在储氢材料中被广泛关注。目前,制备出晶粒尺寸更加细小的高纯铝合金,不但能够使铝合金得到更广泛的应用,也是未来研究的趋势。电沉积制备方法是制备超细纯净合金的有效方法之一,并且易于控制。在电沉积铝基合金的实验
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铝合金质量轻,具有优异的延展性、装饰性、耐蚀性等特性,并且储量资源丰富,是理想的构建防护材料,在航空航天、海洋运输、汽车轻量化等领域中得到广泛的应用并具有广阔的发展前景。铝镁合金的理论储氢量较高,在储氢材料中被广泛关注。目前,制备出晶粒尺寸更加细小的高纯铝合金,不但能够使铝合金得到更广泛的应用,也是未来研究的趋势。电沉积制备方法是制备超细纯净合金的有效方法之一,并且易于控制。在电沉积铝基合金的实验中,通过控制电沉积工艺参数,来获得微观形貌良好、有效成分较高的合金镀层。AlCl3-LiAlH4有机溶剂体系是铝电解的常用体系之一,可以在室温条件下进行,具有节约能耗、操作简单、对基体无不良影响等特点。本文在国内外电沉积铝及铝镁合金的研究基础上,在AlCl3-LiAlH4-苯-THF有机溶剂中,采用直流电沉积的方式,成功制备出了铝镧及铝镁镧合金。利用三电极体系进行电化学实验,并用极化曲线法研究了铝镧及铝镁镧合金镀层的耐蚀性。使用扫描电镜(SEM)、X射线显微分析系统(EDS)、X射线衍射仪(XRD)三种检测方法,检测和分析铝镧和铝镁镧合金的镀层形貌和合金镀层中镧、镁的质量分数。采用直流电沉积的方法成功制备出了铝镧和铝镁镧合金镀层,研究了电流密度、沉积时间和氯化镧的加入量以及实验环境和条件等对铝镧和铝镁镧合金的组成、形貌、晶体结构以及镀层中的有效成分的质量分数等的影响。实验结果表明,当氯化铝与氯化镧的摩尔配比为10:1,电流密度为10mA/cm2,沉积时间为180分钟时,沉积出的铝镧镀层形貌呈粒状结晶,合金晶粒较小,镀层细密平整,与基体结合良好,镀层没有开裂现象,制备出的铝镧合金中的镧的质量分数较高,为7.33wt%。当氯化铝、氯化镁和氯化镧的摩尔配比为10:1:1,电流密度为20mA/cm2,沉积时间为60分钟时,沉积出的铝镁镧合金晶粒最细小,平均晶粒尺寸为2-3μm,最小晶粒尺寸可达500nm,有望制备出晶粒尺寸约100nm或以下的铝镁镧合金;镀层致密平整,与基体结合良好;镀层中的镁的质量分数最高,为2.76wt%;镀层中镧的质量分数同样相对较高,为1.19wt%。对比铝镧和铝镁镧合金镀层形貌发现,铝镁镧合金的平均晶粒尺寸比铝镧合金要小。通过极化曲线图和计算极化电阻值,发现铝镧合金镀层中镧的质量分数较高时,极化电阻值就较大,铝镧合金镀层的抗腐蚀性能较好。对于铝镁镧合金镀层,晶粒越细小致密,极化电阻值越大,铝镁镧合金镀层的抗腐蚀性能越好。对比铝镧合金和铝镁镧合金的极化电阻值发现,铝镁镧合金的极化电阻值相对较高,铝镁镧合金的抗腐蚀性能较好,这是由于铝镁镧合金晶粒相对细小致密,更易形成钝化锈膜,对铝镁镧合金起到了良好的保护作用。
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