论文部分内容阅读
铝锂合金具有比重轻、弹性与强度模量高、抗腐蚀、耐高温和超低温等一系列优点被广泛应用于航空航天及国防太空等领域。目前其主要制备方法为铸锭冶金法,该法需要的设备成本较高,操作也比较复杂。熔盐电解法制备铝锂合金与传统制备方法相比,具有节能、流程简单、金属氧化损失少等优点,吸引了研究者们的关注。本文以氧化锂为原料,采用熔盐电解法直接制备铝铜锰锆锂合金,根据电化学原理开发了一种控制合金中金属锂含量的方法,并探索了制备Li20成本较低的新工艺。研究了坩埚材质对真空加热单水氢氧化锂制备氧化锂的影响及其反应机理,并探索了制备氧化锂的最佳条件。实验结果表明,坩埚材质对真空加热单水氢氧化锂的产物有显著影响,在锂化刚玉坩埚中能够获得高纯度的氧化锂；在石墨坩埚和镍坩埚中分别会先得到中间产物碳酸锂和无水氢氧化锂,延长高温保温时间能得到纯度较低的氧化锂；在铁坩埚中不能得到氧化锂。提高温度及延长高温保温时间都能一定程度上提高锂化刚玉坩埚中产物氧化锂的纯度。采用新的真空热分解工艺在锂化刚玉坩埚中可以得到纯度高于98.7%的氧化锂。利用循环伏安法、计时电位法等方法研究了锂离子在铝铜液态工作电极上的电沉积机理,确定了LiCl-Li20熔盐体系中锂离子在液态铝铜工作电极上的还原电位及产物。研究表明,在700℃条件下,锂在液态铝铜合金上沉积形成铝铜锂合金,还原电位在-2.48V(vs.Ag/AgCl)左右。在700℃的LiCl-Li20熔盐体系中,液态Al-Cu-Mn-Zr合金为阴极,石墨为阳极,通过电解制备了Al-Cu-Mn-Zr-Li多元合金。研究了Al-Cu-Mn-Zr-Li合金中金属锂的含量与合金电位(vs.Ag/AgCl)之间的关系。结果表明,铝锂合金中的锂含量与阴极合金电位(vs.Ag/AgCl)呈线性关系,随着合金中金属锂含量的增加合金的电位变的更负。根据合金电位与锂含量的关系可以在电解过程中有效的监测和控制阴极合金中金属锂的含量。电流效率的研究表明,电流效率随着电极间距的增加而升高,当电流密度为1 A/cm2时电流效率最高可达60%。扫描电镜(SEM)观察电解所得合金的微观形貌显示,金属锂在Al-Cu-Mn-Zr-Li合金中分布均匀。通过X射线衍射(XRD)分析合金物相表明,锂在合金中以Al2CuLi相和Al5.1CuLi相存在。