本文關(guān)鍵詞：合金元素對Al基合金溶解性能的影響及機理分析

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【摘要】：可溶解材料因其特殊的性能而在包裝及生物等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用,相比于高分子材料,金屬可溶解材料因具有更高的力學(xué)性能在油氣壓裂等領(lǐng)域具有很大的應(yīng)用前景。在金屬可溶解材料中,鋁基可溶解材料由于其較低的密度和生產(chǎn)成本,以及良好的力學(xué)性能而受到了很高的重視。作為可溶解材料,鋁雖然擁有較強的鋁水反應(yīng)活性,但在反應(yīng)過程中很容易在其表面形成一層致密的氧化膜,進而抑制了反應(yīng)的持續(xù)進行。本論文基于電化學(xué)活化原理,通過在鋁合金中引入Mg、Sn及Ga等元素來提高鋁合金的溶解性能。利用X射線衍射儀(XRD)、掃描電子顯微鏡(SEM)及能譜分析等測試方法詳細(xì)研究了不同合金元素對Al基可溶解合金物相組成及顯微組織的影響。通過失重法測量了合金元素對Al基合金溶解性能的影響,并利用電化學(xué)測試分析了不同合金元素對Al合金開路電位的影響,進而探討了該合金的溶解機理。結(jié)果表明,在鋁合金中引入金屬Sn元素時,該合金中出現(xiàn)了第二相Mg2Sn相,其含量隨著組成中Sn含量的提高而增多。開路電位不斷負(fù)移,合金活性不斷增強,可溶解性能得到大幅提高。而隨著金屬Mg元素的引入及其含量的不斷提高,合金的溶解速率呈現(xiàn)先增大后減少的峰值變化規(guī)律,開路電位表現(xiàn)為先負(fù)移后又正移的現(xiàn)象,這主要因為當(dāng)Mg含量較低時,合金中Mg2Sn第二相的含量隨著Mg含量的提高而增多,但當(dāng)Mg含量進一步增加時,合金中出現(xiàn)了Al3Mg2相。當(dāng)Mg含量為3wt.%時,合金開路電位最負(fù),活化效果最好,溶解性能最強。金屬Ga對該合金開路電位和溶解性能的影響規(guī)律與Sn類似,隨著Ga含量的增加,合金開路電位不斷負(fù)移,活化效果增強,溶解性能不斷提高。由以上分析可以看出,金屬元素Mg和Sn反應(yīng)生成第二相Mg2Sn相,由于Mg2Sn電位較高,鋁基體電位較低,兩者之間形成了原電池腐蝕,發(fā)生鋁水反應(yīng)使鋁基體不斷溶解。另外,金屬Ga的引入能夠有效破壞Al表面致密保護膜,從而實現(xiàn)Al與與水持續(xù)反應(yīng)溶解。
【學(xué)位授予單位】：陜西科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TG146.21

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本文編號：1186648