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。     

Hg和Ga元素对Mg阳极材料组织和电化学腐蚀性能的影响(英文)

采用动电位极化、恒电流和交流阻抗测试方法研究了Hg和Ga元素对Mg2%Hg,Mg2%Ga和Mg2%Hg2%Ga合金电化学腐蚀性能的影响,并用扫描电镜、X射线衍射和能谱分析了上述合金的显微组织和腐蚀表面形貌。结果表明:Mg2%Ga合金是固溶体,Mg-2%Hg和Mg-2%Hg2%Ga合金的晶界有白色第二相。Mg-2%Ga合金的平均电位为1.48V,腐蚀电流密度为0.15mA/cm2,电化学活性差,耐腐蚀性能好。Mg-2%Hg-2%Ga合金的平均电位1.848V,腐蚀电流密度为2.136mA/cm2,电化学活性好,耐腐蚀性能差。MgHgGa合金的活化机制是Hg和Ga原子的溶解沉积。     

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。     

AZ镁合金在高氯酸镁溶液中的电化学行为

用失重、线性电位扫描、交流阻抗、恒流放电等多种方法研究了AZ镁合金在1.0 mol/L Mg(ClO4)2溶液中的电化学行为,考察了它们作为镁电池负极材料的性能。浸泡与伏安实验结果表明,AZ21的自腐蚀比AZ31和AZ61严重;AZ21和AZ31的电化学活性优于AZ61,表现为阳极极化小,开路电位负。交流阻抗结果表明AZ21、AZ31、AZ61的Rct值逐渐增加。恒电流放电发现,AZ31的放电电位负且稳定;电流效率为82%,高于AZ21和AZ61;滞后时间2 s,小于AZ21和AZ61。可望用于Mg电池。     

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。     

第二相Mg3Hg对Mg-5%Hg-1%Ga合金电化学性能的影响

采用熔炼铸造方法制备出Mg-5%Hg-1%Ga合金,在573～773K时效不同时间,利用X射线物相检测、扫描电镜结合能谱分析第二相Mg3Hg的形貌和分布,用交流阻抗法等电化学方法研究Mg3Hg对Mg-5%Hg-1%Ga阳极在3.5%NaCl(质量分数)溶液中电化学性能的影响。结果表明:时效时间从15min延长至200h时,Mg-5%Hg-1%Ga合金中α-Mg和Mg3Hg的共晶组织转变为α-Mg基体中弥散分布Mg3Hg颗粒,这种转变降低了浓差极化和法拉第反应中电荷传递电阻,提高电化学活性。弥散分布的Mg3Hg颗粒使Mg-5%Hg-1%Ga合金组织均匀,提高了耐腐蚀性能。     

电解液浓度对AT61、AP65镁合金阳极电化学性能的影响

采用X射线衍射仪、扫描电镜、能谱测试仪、电化学测试仪和电池测试仪等检测技术,分析了轧制退火态AT61(Mg-6%Al-1%Sn)和AP65(Mg-6%Al-5%Pb)镁合金阳极的成分,研究了质量分数分别为3.5%和7.0%NaCl电解液对这两种镁合金阳极电化学性能的影响。结果表明:经430 ℃×16 h均匀化热处理后,轧制退火态AT61和AP65镁合金中Mg₁₇Al₁₂相扩散于基体中;相对3.5%NaCl电解液,两种镁合金阳极在7.0%NaCl电解液中放电性能得到很大提升,同时镁合金-空气电池的放电稳定性得到增强。     

Electrochemical Performance of AZ31 Magnesium Alloy under Different Processing Conditions

为选择一种高性价比的镁电池阳极材料,借助电化学工作站、光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)和X射线能谱分析(EDS)对不同加工状态的AZ31B镁合金电化学性能进行研究。分别将挤压、轧制、铸轧和铸态AZ31B镁合金作为阳极材料,测试其电化学性能。结果表明,在4种加工状态下,挤压态镁合金是性价比最高的一种阳极材料;其组织由均匀细小的晶粒和第二相组成,拥有最负的平衡电位,最低腐蚀电流密度和最小自腐蚀速率;挤压态样品腐蚀后,表面产生疏松细小,且均匀分布的腐蚀产物,降低了阳极极化,增加了阳极利用率。轧制和铸轧态的AZ31B镁合金的电化学活性和耐蚀性能相对挤压态的较低。铸态AZ31B镁合金由于较粗大的晶粒、第二相和铸造缺陷,表现出不稳定的放电曲线和较正的放电电位。不同状态AZ31镁合金的腐蚀均以点蚀为主。     

复合电解液中AZ31B镁合金的放电特性及电压滞后

通过计时电位法和电化学阻抗谱技术研究Mg(NO_3)_2+Mg(ClO_4)_2复合电解液中AZ31B镁合金电极的放电性能和电压滞后,并初步探讨了镁合金电极表面腐蚀膜的结构变化。结果表明:AZ31B合金在Mg(NO_3)_2:Mg(ClO_4)_2溶液体积比为72∶28和74∶26时恒流放电曲线平稳,在2.5和6 m A·cm~(-2)放电时稳定电位均可达到约-1.24 V,电压滞后时间为5~8 s;放电后表面膜的化学基团与放电前相同,放电破坏了镁合金电极表面腐蚀膜,造成连续串珠状点蚀坑,其膜电阻消失,电荷转移电阻减小至375Ω·cm~2。     

镁合金在Mg(ClO_4)_2溶液中腐蚀性能和放电性能研究

通过极化曲线,电化学阻抗谱,恒流放电曲线等方法研究了AZ31镁合金在1.16,1.74,2.30,2.90和3.50mol/L的Mg(ClO4)2溶液中的腐蚀行为和电化学性能以及放电行为。结果表明,AZ31镁合金在2.90mol/LMg(ClO4)2溶液中腐蚀电流密度最大,传递电阻最小,放电容量最大。AZ31镁合金在Mg(ClO4)2溶液放电过程中会生成致密腐蚀产物,阻塞放电。并对镁一次电池的发展方向进行了展望。     

合金元素Ga和In对Mg阳极组织和电化学性能的影响

采用动电位极化和恒电流曲线测试合金元素Ga和In对Mg阳极材料电化学性能的影响。采用扫描电镜法分析Mg?In?Ga合金的显微组织和腐蚀表面,并用X射线衍射法检测Mg?0.8%In合金和Mg?0.8%Ga?0.3%In 合金的腐蚀产物。结果表明：Mg?xIn (x=0?0.8%)合金中没有第二相出现,Mg?0.8%In?xGa (x=0?0.8%)合金中存在富含Ga和In元素的晶间化合物。合金元素In和0.05%?0.5%Ga的添加提高了镁阳极的耐腐蚀性能,Ga元素的添加更促进了Mg?In合金的电化学活性。Mg?0.8%In?0.8%Ga合金的平均电位最负,为?1.682 V,此电位比AZ91D合金的?1.406 V更负。Mg?In?Ga合金的腐蚀类型是全面腐蚀,其腐蚀产物是Mg(OH)2。     

Influence of Ga and Hg on microstructure and electrochemical corrosion behavior of Mg alloy anode materials

The effects of Hg and Ga on the electrochemical corrosion behavior of Mg-5%Hg （molar fraction） alloys were investigated by the measurement of polarization curves and galvanostatic test. The microstructure of the alloys and the corroded surface of the specimens were investigated by scanning electron microscopy, X-ray diffractometry and emission spectrum analysis. It can be concluded that the addition of l%Ga （molar fraction） reduces corrosion current density from 26.98 mA/cm^2 to 2.34 mA/cm^2; while the addition of l%Hg （molar fraction） increases corrosion current density. The addition of Ga and Hg both promotes the electrochemical activity of the alloys and the influence of Ga is more effective than Hg. Mg-5%Hg-l%Ga alloy has the best electrochemical activity, showing mean potential of-1.992 V. The activation mechanism of the magnesium alloy produced by Hg and Ga was put forward. Magnesium atoms are dissolved in liquid Hg and Ga to form amalgam and undergo severe oxidation at the amalgam/electrolyte interface.     

Microstructure effects on the electrochemical corrosion properties of Mg – 4.1% Ga – 2.2% Hg alloy as the anode for seawater-activated batteries

Mg–Ga–Hg alloy is a new material with special electrochemical corrosion properties that make it ideal for use in seawater-activated battery anodes. The effects of microstructure and phase transformation on the electrochemical properties of the Mg – 4.1% Ga – 2.2% Hg alloy were studied and compared with Mg–Al system alloys. The results show that the Mg – 4.1% Ga – 2.2% Hg alloy, when used as an anode, has an appropriate corrosion potential in a half-cell test and superior electrochemical properties in a single cell assembled with CuCl. The Mg₃Hg and Mg₂₁Hg₅Ga₃ phases of the alloy influence its corrosion behaviour and provide a steady corrosion potential during the discharge process.     

Influence of Mg21Ga5Hg3 compound on electrochemical properties of Mg-5%Hg-5%Ga alloy

The Mg-Hg-Ga alloys are widely used in high power the seawater batteries. Mg-5%Hg-5%Ga alloy was melted and heat treatments at 573-773 K were performed for different times. The electrochemical and corrosion behaviors of the Mg-5%Hg-5%Ga alloy were studied by means of potentiodynamic, galvanostatic and electrochemical impedance spectroscopy(EIS). Scanning electron microscopy(SEM), energy dispersive spectrometry(EDS) and X-ray diffractometry(XRD) were employed to characterize the microstructures of the alloy. The results demonstrate that the best electrochemical activity occurs in the Mg-5%Hg-5%Ga alloy with homogeneously dispersed Mg21Ga5Hg3 compound in α-Mg matrix. The most negative mean potential at 100 mA/cm2 polarization current density can reach -1.928 V. The largest corrosion current density 19.37 mA/cm2 of the Mg-5%Hg-5%Ga alloy appears in the Mg-5%Hg-5%Ga alloy with intergranular eutectic α-Mg and Mg21Ga5Hg3.     

镁海水电池阳极活化机理研究

研制了新型Mg-Hg-X合金阳极材料,用扫描电镜(SEM)、能谱、X-射线衍射(XRD)和电化学测试等方法分析了镁合金阳极材料在海水介质中腐蚀前后的微观结构、表面形貌及表面元素的组成,研究了Mg-Hg-X合金阳极的溶解过程及活化机理.结果表明:在放电初期,Mg-Hg-X合金阳极材料中的第2相粒子随点腐蚀的发生直接脱落,形成腐蚀坑,随后Mg-Hg-X合金阳极溶解在介质中的合金元素离子与基体镁发生反应,再沉积于镁阳极材料表面的点蚀孔中,形成Hg、X的沉积层,破坏钝化膜的结构,降低了Mg-Hg-X合金阳极极化.使电极电位负移,同时沉积的具有高析氢过电位的Hg、X抑制了析氢腐蚀.     

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。