【摘要】：現(xiàn)代濕法煉鋅工業(yè)廣泛使用的不溶性陽(yáng)極板材是鉛合金,研究發(fā)現(xiàn)Pb-Sb合金能降低陽(yáng)極電位。鉛銻合金隨著銻含量的增加,陽(yáng)極電位下降,析氫電位也隨之下降,降低了析出鋅的百分率,所以鉛銻合金在應(yīng)用中常通過不斷降低銻的含量,緩解析氫電位下降,但是卻引起陽(yáng)極板電極電位升高、力學(xué)性能不佳等問題,不能滿足工業(yè)生產(chǎn)要求。故低銻鉛合金的改性研究成了很多科研工作者的研究方向。本論文針對(duì)低銻鉛合金存在的問題,通過添加不同含量的稀土元素(Ce、Pr)對(duì)低銻鉛合金的電極電位以及相關(guān)力學(xué)性能進(jìn)行改性研究。論文采用第一性原理計(jì)算稀土鉛銻合金固溶體結(jié)構(gòu)的形成熱及結(jié)合能,比較添加前后費(fèi)米能級(jí)、彈性常數(shù)的改變,預(yù)測(cè)添加Ce、Pr對(duì)低銻鉛合金電化學(xué)性能及相關(guān)力學(xué)性能的影響。并在此基礎(chǔ)上制備各合金電極材料,通過LSV、拉伸等實(shí)驗(yàn)測(cè)試各合金的電極電位及相關(guān)力學(xué)性能,并與模擬計(jì)算結(jié)果對(duì)比。發(fā)現(xiàn)：(1) 添加1.0wt%Pr后低銻鉛合金固溶體模型不穩(wěn)定,其他固溶體模型能穩(wěn)定存在。Ce、Pr的摻雜均能提高低銻鉛合金的費(fèi)米能級(jí)值,Ce添加的最佳含量為1.0wt%,Pr添加的最佳含量為0.2wt%,且添加1.0wt%Ce的低銻鉛合金固溶體的費(fèi)米能級(jí)值大于摻雜0.2wt%Pr。(2) 通過G/B值和泊松比對(duì)比發(fā)現(xiàn),添加Ce能有效的改善低銻鉛合金的塑性,添加Pr之后對(duì)低銻鉛合金的塑性改變不明顯。(3)LSV測(cè)試說(shuō)明在低銻鉛合金中添加稀土元素Ce和Pr均能降低陽(yáng)極電位,趨勢(shì)與模擬計(jì)算結(jié)果基本吻合。恒壓極化測(cè)試說(shuō)明添加稀土元素Ce、Pr之后能夠加快氧氣的析出,對(duì)氧氣的析出有電催化的效果,降低電極電位。同時(shí),添加Ce、Pr之后都改善腐蝕層形貌及成分。(4) 添加Ce和Pr均能提高低銻鉛合金的均勻延伸率,說(shuō)明Ce和Pr能夠改善低銻鉛合金的塑性,但是摻雜Ce比摻雜Pr的效果顯著,摻雜Ce能有效解決低銻鉛合金力學(xué)性能不佳的現(xiàn)象。實(shí)驗(yàn)中延伸率與模擬結(jié)果G/B值呈現(xiàn)同一規(guī)律,反映了模擬結(jié)果的準(zhǔn)確性。抗拉強(qiáng)度隨Ce、Pr摻雜含量升高而提升,Pr對(duì)低銻合金的抗拉強(qiáng)度的改善效果要強(qiáng)于Ce。(5) 結(jié)合模擬計(jì)算和實(shí)驗(yàn)結(jié)果,摻雜1.0wt%Ce,能有效的改善低銻鉛合金電極電位低,力學(xué)性能不佳等問題。
【學(xué)位授予單位】：昆明理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TF813
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本文編號(hào)：2680239