挤压态低合金化Mg-0.5Bi-0.5Sn-0.5Ca合金的力学性能及腐蚀行为研究

探究了复合添加微量Sn与Ca对挤压态Mg-0.5Bi基合金的微观组织、力学性能及腐蚀行为的影响。结果表明：挤压态Mg-0.5Bi-0.5Sn-0.5Ca (质量分数,%)合金主要由α-Mg、Mg₂Bi₂Ca以及Mg₂Sn相组成,合金表现出晶粒尺寸均匀分布的完全动态再结晶组织。合金的抗拉强度(UTS)为191 MPa,伸长率(EL)高达31.5%,腐蚀速率(P_i)为0.51 mm/a,极化阻抗(R_p)为707.19Ω·cm²。此外,挤压态合金在腐蚀过程中生成了含Ca以及含Sn的腐蚀产物中间层,从而提升了腐蚀产物层的保护作用,导致析氢速率随着浸泡时间的增加先增大后减小。最后由于腐蚀产物膜的破裂,析氢速率达到了2.43 mL/d。     

挤压态Mg-0.5Bi-0.5Sn-0.5Ag合金的热变形行为、组织和织构演变

本文成功制备了一种新型挤压态低合金化Mg-0.5Bi-0.5Sn-0.5Ag合金(BTQ000合金)。在变形温度为400℃、应变速率为10 s^-1的条件下,对BTQ000合金进行热压缩实验,研究了该合金在不同应变阶段的变形机制组织和织构演变。结果表明：BTQ000合金的流变应力曲线可分为加工硬化、动态回复、稳态流变和额外应变硬化四个阶段。合金发生了明显的回复和动态再结晶,随着应变的增大,平均晶粒粒径先增大后减小,孪晶的面积分数逐渐减小,亚晶的面积分数先增后减。当应变为0.1时,亚晶的最大面积分数为76.2%,亚晶对织构类型和强度起着主导作用,而织构强度则表现出先减后增的趋势。当应变为0.4时,大量具有弥散取向的动态再结晶晶粒减少了织构的峰值强度。由此可见,亚晶和动态再结晶是影响合金织构类型和强度的主导因素。     

挤压态低合金化Mg-0.5Bi-0.5Y-0.2Zn合金的腐蚀行为及力学性能（英文）

研发一种新型低合金化Mg-Bi-Y-Zn合金系,该合金系在673 K的挤压温度下成功成型。通过扫描电子显微镜(SEM)、电子背散射衍射(EBSD)、电化学试验和拉伸试验研究挤压态合金的腐蚀行为和拉伸性能。挤压后,合金表现出几乎完全的动态再结晶组织和典型的挤压织构,在晶粒内可以观察到一些亚微米级析出相。在SBF溶液中,合金的腐蚀模式由最初的点蚀为主转变为中间过程的丝状腐蚀为主;最后经长时间浸泡后,腐蚀模式转变为丝状腐蚀和局部晶粒脱落。挤压态Mg-0.5Bi-0.5Y-0.2Zn合金的屈服强度为237 MPa,极限抗拉强度为304 MPa,伸长率为31%,平均腐蚀速率为0.14 mm/a。由此可见,该合金表现出良好的拉伸性能和耐腐蚀性能匹配度,这主要归因于其均匀的晶粒结构和亚微米级析出相。因此本文所研发的Mg-0.5Bi-0.5Y-0.2Zn合金具有在生物医药领域的广阔应用前景。     

镁空气电池阳极材料的研究进展

镁空气电池由于低成本、高能量密度、高电化学当量等优点,在绿色清洁能源中备受关注。镁空气电池的研究发展仍受到极大阻碍,主要原因在于镁合金在应用过程中存在电池放电电压低、阳极利用效率低、自腐蚀速率大等问题。造成这些问题的原因在于镁合金本身存在的负差数效应、放电产物钝化、合金组织不均匀等。围绕镁空气电池阳极材料,首先对镁合金的阳极反应机理和存在的问题进行了总结,然后分别从合金化、塑性加工工艺、热处理工艺三方面综述了镁合金电化学性能的改善方法,最后展望了镁空气电池阳极材料的未来发展方向。     

Mg-Zn-Cu系合金作为镁电池负极材料的性能

针对AZ31镁合金作为镁电池负极存在放电电压低、放电容量低及放电稳定性差等问题,选择Mg-Zn-Cu系合金作为研究对象,采用XRD、SEM、电化学测试及恒流放电测试等方法,研究了合金元素含量对材料电化学性能及放电性能的影响。结果表明:相比于AZ31镁合金,Mg-2.00Zn-1.87Cu(质量分数)合金的放电稳定电压更高、放电容量更大,具有更好的放电性能。     

镁含量对Al-Ga-Mn阳极合金组织和电化学性能的影响

制备了5种不同Mg含量的Al-Ga-Mn-Mg阳极合金,通过扫描电镜观察了合金的显微组织和腐蚀形貌,并测试了合金在40℃、4 mol·L-1Na OH溶液中的开路电位、交流阻抗谱、极化曲线及恒电流放电曲线,从而研究了Mg含量对Al-Ga-Mn合金组织和电化学性能的影响。结果表明:在Al-Ga-Mn合金中加入Mg元素之后,组织中析出相数量明显增多且均匀分布;另外,Mg元素显著改善了合金的电化学性能,降低其析氢速率。当Mg含量为1.5%时,合金表现出较优的综合性能,具有均匀的腐蚀形貌和较负开路电位、工作电位。     

海水激活电池阳极材料Mg-Al-Sn合金的放电行为及电化学性能（英文）

Mg-Al-Sn合金是海水激活电池阳极用的新型材料。针对Mg-6%Al-1%Sn和Mg-6%Al-5%Sn(质量分数)两种合金,进行动电位极化曲线实验、恒电流放电实验和交流阻抗实验等电化学实验研究,并将研究结果与常规的AZ31和AP65镁合金进行对比。结果表明:Mg-6%Al-1%Sn合金在100 mA/cm2恒电流放电实验中获得最低电位-1.611 V。在Mg-Al-Sn阳极材料和海水界面阳极的反应过程由活化反应控制。Mg-6%Al-1%Sn阳极材料与AgC l阴极材料装配成原型电池后,在电池放电过程中合金表现出满足使用要求的电化学性能。     

化学镀对电池镁极表面放电行为的研究

用不同的化学镀工艺对AZ91D镁合金片进行表面处理，测定了两种工艺及不同处理时间的表面的放电特性。试验表明，稍短时间（1min和1．5min）化学镀镍表面的镁放电电流大干镀铜表面和空白试样。以恒负载放电试验进行验证。用电化学极化曲线结合扫描电镜观察对放电行为差异作了解释。     

织构对基于Mg-3Al-1Zn合金的镁空气电池性能的影响

在本论文中,商用AZ31镁合金板材被用为实验材料。为了研究织构对镁空气电池性能的影响,分别制备了基于板材轧面和截面的镁空气电池。与已经报道过的关于织构对镁合金电化学性能的影响的研究不同,本文所用实验材料的表面粗糙度与实际应用中镁合金板材的表面粗糙度相似。通过电化学阻抗谱研究了试样的电化学性能,结果表明轧面比截面更耐腐蚀。通过恒流放电测试研究了电池的放电性能,结果表明基于截面阳极的镁空气电池和基于轧面阳极的镁空气电池相比具有更高的阳极效率（两种电池的阳极效率分别为71.3%和65.7%）。放电24小时之后,通过扫描电子显微镜研究了镁合金阳极基体的表面形貌。轧面阳极显示出一个具有更多孔洞和沟壑的阳极表面,这可能是导致它具有低阳极利用率的原因。因此,被(10-10)、 (11-20) 和(10-11)取向晶粒所主导的轧面阳极更合适于被运用于镁空气电池。     

铸态及退火态Mg66Al34阳极镁空气电池的性能

制备了铸态及退火态Mg66Al34共晶合金,通过研究该合金的腐蚀及放电行为,考察了该合金作为镁空气电池阳极的放电性能。结果表明:在3.5 mass%NaCl溶液中,铸态合金具有较低的腐蚀速率及放电活性,退火态合金具有高的腐蚀速率及放电活性。在NaCl溶液中加入水溶性石墨烯后,铸态合金具有低的腐蚀速率及较高放电活性。铸态合金低的腐蚀速率是由于在β-Mg17Al12层间形成了黑色富铝氧化物腐蚀产物。     

新型挤压Mg-2Ca-5Zn合金的组织与性能

采用光学显微镜、扫描电镜、万能材料试验机研究了热挤压后Mg-2Ca-5Zn镁合金的显微组织与力学性能.结果表明,挤压Mg-2Ca-5Zn合金具有较细的晶粒组织,第二相Ca2 Mg6Zn3与Mg2Ca被破碎,其分布变得细小弥散;挤压Mg2Ca-5Zn合金比铸造镁合金的力学性能有较大提高,其抗拉强度与伸长率分别达到368 MPa和11.8％.     

Improving the Intermittent Discharge Performance of Mg–Air Battery by Using Oxyanion Corrosion Inhibitor as Electrolyte Additive

A widely used oxyanion corrosion inhibitor(Li_2CrO_4) was used as electrolyte additive(3.5 wt% Na Cl solution was used as electrolyte solution) for Mg–air battery. The potentiodynamic polarization tests showed that the presence of 0.1 wt% Li_2CrO_4in the Na Cl electrolyte reduced enormously the corrosion current density of the tested AZ31 Mg alloys.According to the intermittent discharge tests, the use of 0.1 wt% Li_2CrO_4 as electrolyte additive increased the anode efficiency of the Mg–air battery by 28.4%. The addition of 0.1 wt% Li_2CrO_4reduced the anode self-corrosion rate of the battery in the intermittent stage effectively. The product film after discharge was observed by scanning electron microscope, and the Mg–air battery containing 0.1 wt% Li_2CrO_4has a loose product film, which is beneficial to its discharge performance. So using Li_2CrO_4 as electrolyte additive could improve the intermittent discharge performance of Mg–air battery. And the use of oxyanion corrosion inhibitor as electrolyte additive may be an excellent way to improve the intermittent discharge performance of Mg–air battery.     

In合金化及固溶处理对Mg-6Al-1Zn阳极材料组织和电化学性能的影响

目的 研究合金化及后续热处理下的镁阳极电化学性能,开发出一种新型镁合金阳极材料。方法 利用熔炼法制备Mg-6%Al-1%Zn-0.5%In(质量分数)并做海水激活电池阳极材料,采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和一系列电化学测试方法研究在3.5%NaCl溶液中In元素的添加和后续固溶处理对Mg-6%Al-1%Zn(AZ61)合金显微组织及其电化学性能的影响。结果 合金元素In的添加及后续热处理可提升镁阳极的放电活性和利用效率。AZ61+0.5%In合金经420 ℃固溶16 h后,在10 mA/cm²和50 mA/cm²下有更负的平均放电电位,分别为?1.545 V(vs. SHE)和?1.229 V(vs. SHE),利用效率在2种电流密度下分别达56.2%与59.3%。结论 向AZ61合金中加入0.5%In,其会与Al存在竞争溶解机制,促进第二相Mg17Al12的生成。不连续分布的第二相和In自身的溶解-再沉积作用破坏了腐蚀产物膜的连续性,大幅提升了AZ61的放电活性。经420 ℃固溶处理16 h后,可在不增大晶粒尺寸的前提下使得第二相Mg17Al12基本溶入基体。此时腐蚀产物膜的稳定性进一步降低,合金成分更均匀,镁阳极的放电活性也得以提升。     

挤压态Mg-2Sn-1Al-1Zn合金在模拟体液中的电化学腐蚀行为

通过对挤压态Mg-2Sn-1Al-1Zn合金进行电化学测量(稳定开路电位、极化曲线、阻抗)以及浸泡在模拟人体体液(SBF)不同时间后的阻抗测试,研究其在模拟体液中的电化学腐蚀行为。结果表明:挤压态Mg-2Sn-1Al-1Zn合金的稳态开路电位值(OCP)约为-1.57 VSCE,极化腐蚀速率(Vi)为8.98 mm/a,阻抗(Rp)为1011.21Ω·cm^2。浸泡在模拟体液中不同时间的阻抗结果表明,阻抗呈先增大后减小的趋势,浸泡2 h后,峰值阻抗为2151.62Ω·cm^2,这与浸泡后合金表面出现致密的腐蚀产物层有关。     

Sn-Ni-Al合金作为锂离子电池负极材料的研究

采用磁控溅射方法,在不同功率下合成Sn-Ni-Al三元合金负极材料,通过SEM对表面形貌进行表征,并装成CR2016型扣式电池进行充放电及循环伏安测试。结果表明,颗粒溅射时以线性生长;溅射功率为175W的样品具有最优的电化学性能;样品均具有较大的首次不可逆容量损失,但随后表现出较好的循环稳定性;样品出现了分离的活性相,对充放电比容量提供最主要的贡献;样品中高比例的Ni原子对循环稳定性很有帮助,但以牺牲首次可逆容量损失为代价。     

Mg-0.5%Zn-0.5%Zr-RE合金的时效强化研究

对挤压制备的Mg-0.5%Zn-0.5%Zr-RE合金进行T5、T6热处理后,进行拉伸力学性能测试。结果表明,T6处理的合金屈服强度稍低于T5,抗拉强度达到313 MPa, 高于T5处理的289.5 MPa。金相显微组织观察表明,合金经T5处理仍保留着挤压状态的组织特征;TEM结果表明,合金在T6时的强化主要与2种过渡相β″和β′脱溶并与位错的相互作用有关,520 ℃,2 h固溶＋200 ℃时效时,Mg-0.5%Zn-0.5%Zr-2.2%Nd-4.0%Y合金的脱溶序列为：SSSS→β″→β′→β     

合金元素Mn对铝合金阳极组织与性能的影响

通过改变锰元素的含量(0%,0.5% ,0.8%,1.2%),观察Al-5%Zn-0.03%In-1%Mg-0.05%Ti-Mn合金的组织,测试合金的电化学性能,研究锰对该合金组织与电化学性能的影响.结果表明:适量的锰能细化铝合金的晶粒,减弱杂质铁的有害作用,改善溶解均匀性,保证了铝合金较好的电化学性能.含0.5% Mn的铝合金晶粒细小,有适量的析出相,电流效率达90.3%,电容量达2577 A·h/kg,且均匀溶解,具有比较好的综合性能.     

Mg-3Zn-1Y-0.6Zr-0.5Ca生物镁合金不同速度挤压后组织性能研究

采用常规铸造法制备了Mg-3Zn-1Y-0.6Zr-0.5Ca生物镁合金。研究了在不同正挤压速度下(10, 30, 60, 90mm/min)挤出的变形镁合金显微组织和力学性能的影响。研究结果表明:随着挤压速度的增大,动态再结晶晶粒尺寸增大,未动态再结晶区域减少。不同挤压速度影响第二相的形态和分布,进而影响动态再结晶的发生。织构随着挤压速度的增大而减弱。随着挤压速度的增大,合金的塑性增强,抗拉强度减小。在挤压速度为60mm/min 时,综合力学性能良好。抗拉强度270Mpa,伸长率19.6%。     

Mg-2Zn-0.5Ca-Y系镁合金在模拟体液和氯化钠溶液中的腐蚀行为和电化学性质

利用金相显微镜和扫描电镜测试Mg-2Zn-0.5Ca-Y系镁合金的金相结构及表面微观形貌,利用电化学测试系统测试铸态Mg-2Zn-0.5Ca-Y系镁合金在3.5%NaCl溶液和模拟体液中的电化学腐蚀性能,通过在3.5%NaCl溶液和模拟体液中的浸泡实验测试其腐蚀速率。Mg-2Zn-0.5Ca-Y系镁合金的微观腐蚀形貌表明,腐蚀行为并不一致,在浸泡实验后其腐蚀表面有大量的裂痕。稀土Y的加入能够提高其耐蚀能力,并且Mg-2Zn-0.5Ca-1.0Y 合金的耐蚀性较其他同系合金强。由于腐蚀保护层的存在,所有在模拟体液和氯化钠溶液中得到的极化曲线均显示出高容电流。在实验条件下的电化学阻抗曲线均有一个循环电容。出现高频率的循环电容的是由于稳定的双电层电容的存在。出现低频率的循环电容是由于自由区域的扩散控制膜。     

铸造和挤压镁合金牺牲阳极的应用进展

镁合金牺牲阳极是适用于对在土壤、淡水及海水等介质中工作的金属(主要是钢质)设施进行阴极保护用的一种特殊的电化学功能材料,其用途越来越广泛。本文介绍了铸造和挤压镁合金牺牲阳极材料的一些基本特点、新的镁阳极产品类型,并对镁阳极制造与应用中的一些最新进展情况作了探讨。