KF-AlF_3-Sc_2O_3熔盐体系下沉阴极法制备Al-Sc合金的实验研究

在KF-AlF_3-Sc_2O_3熔盐体系中,研究下沉阴极法制备Al-Sc合金的工艺技术。采用XRD、SEM分析了所制备Al-Sc合金的物相组成、微观组织以及微区成分含量;研究了电解温度、阴极电流密度、熔盐组成对熔盐电解电流效率的影响。实验结果表明,Al-Sc合金中含有Al相、Sc相以及Al_3Sc相;Al-Sc合金夹杂了少量熔盐,Al_3Sc相在合金中的分布和形态呈不规则状。电解过程的最佳工艺条件为:在KF-AlF_3-Sc_2O_3熔盐体系中,液态铝为下沉阴极,Sc_2O_3为电解质,熔盐体系KF/AlF_3摩尔比1.3,电解温度800℃,电解时间25min,电流密度1.592A/cm^2;此条件下所制备Al-Sc合金中Sc含量最高可达6.710%,平均电流效率达到57.28%。

SmF3-LiF-Sm2O3体系熔盐电解Al-Sm中间合金的研究

在SmF3-Li F-Sm2O3熔盐体系中,以金属Al棒和氧化钐为原料,在不同工艺条件（温度、熔盐配比、阴极电流密度）下,采用液态阴极电解法制备Al-Sm中间合金。采用X射线衍射（XRD）、带能谱（EDS）的扫描电镜（SEM）,分析了Al-Sm中间合金的物相组成、微观组织以及微区成分含量;通过热力学吉布斯自由能的计算,研究了铝热还原Sm F3和Sm2O3的可能性,分析了电流效率的组成情况;研究了电解温度、阴极电流密度、熔盐配比对电解Al-Sm中间合金电流效率的影响;结果表明,Al-Sm中间合金中除了Al、Sm相外,还存在Al4Sm和Al3Sm相;AlSm中间合金的相由三部分组成:灰色部分的Al相,分布在灰色组织上的细小波浪状的Al3Sm相,错综排列的白色条状物的Al4Sm相;在1200 K、1400 K下,两个铝热还原反应的吉布斯自由能△rGm1θ（1200 K）、△rGm1θ（1400 K）、△rGm2θ（1200 K）、△rGm2θ（1400 K）均大于0,正反应不能自发发生,故计算所得的电流效率为纯的熔盐电解效率,并不包括铝热还原效率;所得Al-Sm中间合金中Sm含量最低为21.49%,最高为32.8%;在Sm F3∶Li F=80∶20、1020℃、100 A、30 min下,电流效率为最高（62.17%）;电流效率最低为49.45%。