1、隨著航空事業(yè)的發(fā)展,對輕質(zhì)材料的需求極為迫切。與常規(guī)鋁合金相比,鋁鋰合金具有低密度、高比強(qiáng)度、高比剛度、優(yōu)良的低溫性能、良好的耐腐蝕性能和卓越的超塑性能等一系列優(yōu)點,造價比樹脂基復(fù)合材料要低,被認(rèn)為是21世紀(jì)航空航天工業(yè)最理想的輕質(zhì)高強(qiáng)結(jié)構(gòu)材料。稀土元素添加到合金中可以凈化雜質(zhì)、提高合金塑性、強(qiáng)度、剛度以及耐腐蝕等性能,稀土在鋁合金中有著廣泛的應(yīng)用。通常工業(yè)上制備鋁鋰合金一般都采用鑄錠冶金法和粉末冶金法。本文以化合物為原料,采用熔鹽電解

2、法一步直接制備鋁鋰稀土合金,并對金屬離子的電化學(xué)行為進(jìn)行了深入的研究。
　　 本文研究了在LiCl-KCl-AlCl3和LiCl-KCl熔鹽體系中鋁離子和鋰離子的電化學(xué)行為及合金的制備過程。在循環(huán)伏安曲線中,低的掃描速率下鋁離子的陰極還原峰電位不隨掃速變化而變化,但在較高掃描速率下峰值電位發(fā)生了偏移,這說明鋁離子的氧化還原過程是準(zhǔn)可逆的,在進(jìn)一步對峰電流與掃速的關(guān)系分析得出鋁離子的還原過程為擴(kuò)散控制步驟。方波伏安法得出鋁離子的還

3、原過程為一步三電子反應(yīng)。通過計時電流和計時電位的分析進(jìn)一步佐證了循環(huán)伏安得出的結(jié)論,即鋁離子還原過程為擴(kuò)散控制步驟。計時電位和計時電流兩種電化學(xué)方法得出的擴(kuò)散系數(shù)分別為2.34×10-5 cm2·s-1和9.0×10-5cm2·s-1。隨著鋁離子的濃度增大,鋁離子還原生成金屬鋁的電位向正方向移動。在對鋰離子的電化學(xué)行為研究中,通過計時電位的分析得出陰極還原反應(yīng)是不可逆的過程。對鋁鋰合金進(jìn)行X射線衍射(XRD)分析后表明,合金中主要存在A

4、l2Li3,Al4Li9和β-Li相三種成分,通過調(diào)節(jié)電流密度可以改變合金的組成成分。掃描電子顯微鏡(SEM)和EDS分析表明,電解產(chǎn)物中的鋁元素在合金中的分布不太均勻。ICP分析表明,鋁鋰合金中鋁鋰含量可以通過調(diào)節(jié)電流密度和氯化鋁的濃度得到所需要合金產(chǎn)物。
　　 本文還研究了LiCl-KCl-AlCl3-Pr6011熔鹽體系中鐠離子的電化學(xué)行為及稀土合金的制備過程。由于Pr6O11在LiCl-KCl熔鹽中的溶解度很小,直接電解

5、有很大的困難,幾乎不能將其電解出來,但是在有AlCl3存在下,Pr6O11與AlCl3反應(yīng)使得Pr6O11能夠部分氯化,增大了Pr6O11在熔鹽中的溶解度,使得金屬鐠得以電解出來與之形成合金。在對不同掃速循環(huán)伏安曲線進(jìn)行分析,得出Pr(Ⅲ)離子氧化還原行為是準(zhǔn)可逆的,更進(jìn)一步的分析表明鐠離子還原過程為擴(kuò)散控制步驟。通過方波伏安得出鐠離子的還原過程為一步三電子反應(yīng),并與金屬鋁形成Pr-Al合金。對合金進(jìn)行SEM和EDS分析表明合金中主要是