SmF_3-LiF-Sm_2O_3体系熔盐电解Al-Sm中间合金的研究

在SmF_3-Li F-Sm_2O_3熔盐体系中,以金属Al棒和氧化钐为原料,在不同工艺条件(温度、熔盐配比、阴极电流密度)下,采用液态阴极电解法制备Al-Sm中间合金。采用X射线衍射(XRD)、带能谱(EDS)的扫描电镜(SEM),分析了Al-Sm中间合金的物相组成、微观组织以及微区成分含量;通过热力学吉布斯自由能的计算,研究了铝热还原Sm F3和Sm_2O_3的可能性,分析了电流效率的组成情况;研究了电解温度、阴极电流密度、熔盐配比对电解Al-Sm中间合金电流效率的影响;结果表明,Al-Sm中间合金中除了Al、Sm相外,还存在Al4Sm和Al3Sm相;AlSm中间合金的相由三部分组成:灰色部分的Al相,分布在灰色组织上的细小波浪状的Al3Sm相,错综排列的白色条状物的Al4Sm相;在1200 K、1400 K下,两个铝热还原反应的吉布斯自由能△rGm1θ(1200 K)、△rGm1θ(1400 K)、△rGm2θ(1200 K)、△rGm2θ(1400 K)均大于0,正反应不能自发发生,故计算所得的电流效率为纯的熔盐电解效率,并不包括铝热还原效率;所得Al-Sm中间合金中Sm含量最低为21.49%,最高为32.8%;在Sm F3∶Li F=80∶20、1020℃、100 A、30 min下,电流效率为最高(62.17%);电流效率最低为49.45%。