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机械合金化制备镁基超腐蚀合金及其在NaCl溶液中的腐蚀行为

吴胜琴  
【摘要】:能源是直接影响经济发展的一个重要制约因素,也是提高人民生活水平的 重要的物资基础。在开展对新能源,比如太阳能、风能、生物质能、氢能、地 热能及核能等研究的同时,我们应该努力探询其他的热能收集方法。 由于电化学的不均匀性,由机械合金化制备的铁-镁合金能够在氯化钠溶 液中发生电偶腐蚀,并伴随放热和放氢。放出的热可以用于登山队员、潜水员 取暖,还可以在边远地区或寒冷地带用于加热机械、罐装食物等;放出的氢气 则可以补偿潜艇运作过程中损失的浮力,也可以作为系统的燃料电池。 本文研究了应用机械合金化制备不同成分的铁-镁合金,并在不同的盐溶 液条件下,对合金的电偶腐蚀行为进行了研究。研究发现,不同的球磨条件(包 括铁镁的原子配比,球磨设备等),不同的电解液(包括电解质,电解液浓度, 电解液初温等)对合金的电化学腐蚀特性都有影响。 借助金相显微镜,扫描电子显微镜(SEM),能量弥散X射线探测(EDX), X射线衍射(XRD)等测试设备及自制的放热和放氢测试装置,我们对合金的形 貌、成分及其在盐溶液中的微电池腐蚀行为进行了研究。研究表明:当铁-镁 合金中铁的原子百分比在5%-20%范围,球磨60分钟内,产物无新相形成。铁 以条带状分布在镁的基体上。经过行星式球磨机球磨40分钟的1克10%铁-镁 合金在100ml,0. 6M的氯化钠溶液中放置10分钟后能够放氢870ml,并使溶 液由室温升高20. 4℃,这是行星式球磨系列中电偶腐蚀特性最好的情况。振动 式球磨能够促进铁-镁间微电池结构的形成,从而使放热和放氢增加。铜-镁 和碳-镁也同样能发生原电池反应,并放热和放氢,但与铁-镁存在不同,原 因已在论文中进行了分析。 同时,盐溶液的初温对合金的放热和放氢有直接影响,温度越高同球磨时间的相同 组分合金放热、放氢越多。相比于硫酸钠和氯化钾,氯化钠初温越高,经过相 是较合理的溶质,而且当浓度大于0. 2M,浓度越高,越有利于微电池反应。研 究如何制备便携式样品是Mg基合金是否能够推广应用关键。


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