冷轧变形Pb-Ca-Sn-Al合金在回复和再结晶过程中的晶界特征分布

采用电子背散射衍射(EBSD)技术研究了冷轧变形Pb-0．1％Ca-1．5％Sn-0．026％Al合金在回复和再结晶过程中的晶界特征分布(GBCD)．结果表明:在回复过程中,合金内形成了比例接近50％的平直∑3晶界,这类晶界不处在由一般大角度晶界构成的晶界网络上,不能使合金的GBCD得到优化;相反,在再结晶过程中,除了生成比例超过50％的∑3晶界外, 还出现了较多的∑9和∑27等低∑重位点阵晶界(CSL),并且这些晶界和相当多的弯曲的∑3晶界均处在由一般大角度晶界构成的晶界网络上,可以使合金的GBCD得到优化．进一步的分析指出:回复过程中所形成的平直的∑3晶界是共格孪晶界, 它们能量很低,很难迁移;在再结晶过程中,除了生成不可迁移的共格的∑3孪晶界外,还可形成大量可迁移的弯曲的非共格∑3 晶界,这类晶界的迁移和彼此会合可形成∑9和∑27等∑3n(n为正的整数)晶界,这是合金GBCD得到优化的根源．

蓄电池板栅Pb-Ca-Sn-Al合金组织与性能的研究

采用连铸连轧工艺成功制备了Pb-Ca-Sn-Al合金的蓄电池板栅,通过光学显微观察、力学性能实验、腐蚀实验和电导率实验对不同浇铸温度、轧制温度、冷却方式及轧制变形量的蓄电池板栅Pb-Ca-Sn-Al合金的金相组织及其性能进行研究。结果表明:采用480℃浇注温度、93℃轧制温度、水喷淋冷却方式生产的Pb-Ca-Sn-Al合金厚板带的力学与导电等综合性能最优,通过五道变形量为20%的轧制后,Pb-Ca-Sn-Al合金板带的抗拉强度σb与屈服强度σp0.2分别提高了40.3%和61.5%,抗腐蚀性能是轧制一道的1.69倍。

异步轧制Pb-Ca-Sn-Al合金晶界节点分形分析

为了确定晶界节点分形维数是否存在,以低碳钢冷轧薄板标样为研究对象,在MATLAB软件平台上自行开发了晶界分形维数计算程序,采用标准分形图形-koch曲线检验了自开发分形程序的准确性,利用该程序计算了3种标准下(不同晶粒延伸度)不同晶粒度级别的金相图片晶界节点分形维数,并研究了不同工艺条件下Pb-Ca-Sn-Al合金晶界节点的分形维数.结果表明:自开发的分形计算程序准确;晶界节点的分形维数存在;不同工艺条件Pb-Ca-Sn-Al合金晶界节点的分形维数与工艺参数之间存在定量联系.在一定范围内,随着压下率、异速比、退火温度的增加,晶界节点的分形维数随之增加;随退火时间的增加,Pb-Ca-Sn-Al合金晶界节点分形维数先上升后下降;退火张力增加,晶界节点分形维数下降.

热力处理对Pb-Ca-Sn-Al合金再结晶软化率的影响

对变形量为30%的冷轧Pb-Ca-Sn-Al合金进行热力实验,对静态再结晶动力学模型Avrami方程系数进行回归,得出Pb-Ca-Sn-Al合金静态再结晶模型,研究保温时间、退火温度和加载力对其静态再结晶软化率的影响。结果表明,影响Pb-Ca-Sn-Al合金再结晶软化率的因素主次顺序为:保温时间,退火温度,加载力;相同加载力和保温时间条件下,退火温度越高,Pb-Ca-Sn-Al合金再结晶软化率越高;Pb-Ca-Sn-Al合金再结晶软化率增长速率随保温时间延长而快速增大,当保温时间增至60s时,再结晶软化率的增长速率渐趋缓慢。

冷轧后回复处理对Pb-Ca-Sn-Al合金后续轧制退火晶界特征分布的影响

采用电子背散射衍射(EBSD)技术研究了冷轧变形后的回复处理对Pb-0.05Ca-1.5Sn-0.026Al(质量分数,%)合金后续轧制退火晶界特征分布(GBCD)的影响。结果表明:室温下90%大变形轧制后的样品,在250℃下回复3min时具有单一的很强的{001}<110>(旋转立方)织构,经后续液氮温度下轧制30%并在270℃退火10min后,出现较多的∑3、∑9和∑27等特殊晶界,特殊晶界比例达到78%以上,其中(∑9+∑27)晶界比例超过了12%,特殊晶界有效地阻断了一般大角度晶界的网络连通性,合金的GBCD优化效果显著;相反,室温下90%大变形轧制后的样品,在250℃下回复2min和4min,却分别出现了很强的{011}<211>(Brass或B)织构和{001}<100>(Cube或立方)织构,经前面相同条件下后续轧制退火后,样品中特殊晶界比例分别约为50%和60%,其中(∑9+∑27)晶界比例在8%以下,且一般大角度晶界网络的连通性的阻断效果不显著。

Sn^(2+)对Pb及Pb-Ca-Sn-Al电极在硫酸中性能的影响

用循环伏安、线性扫描伏安和交流阻抗法研究了Pb和Pb-Ca-Sn-Al电极在含与不含Sn2+的硫酸中的电化学性能。添加Sn2+,提高了Pb和Pb-Ca-Sn-Al电极在硫酸中的抗腐蚀性和导电性能,Pb(Ⅱ)碱性化合物还原峰的电流分别减小至约1/10和1/5。

Sn含量对Pb-Ca-Sn-Al合金组织与性能影响研究

通过制备不同Sn含量的铅带、板栅样件,对合金样件的金相、抗拉强度、耐腐蚀、析氧、蠕变性能进行测试,分析不同Sn含量对合金组织及其性能的影响。研究结果表明,Sn含量在1.45%~1.69%范围时,随着Sn含量的增加,合金的晶粒尺寸、抗拉强度增加,合金耐腐蚀、蠕变性能增强。这表明,适当增加正极板栅中的Sn含量,有利于提高铅酸蓄电池的使用寿命。

结晶温度对Pb-Ca-Sn-Al合金组织与耐腐蚀性能影响研究

通过浇铸,制备出不同结晶温度下的Pb-Ca-Sn-Al合金样件,然后对合金的电化学性能、耐腐蚀性能进行了测试,对合金腐蚀产物的形貌进行了SEM观察,并对合金及其腐蚀深度进行了金相观察。研究结果表明,当结晶温度为15℃时,Pb-Ca-Sn-Al合金在30℃Tafel测试和75℃恒流腐蚀的腐蚀速率分别达到最小值1.19 g/(m^2·h)、3.09 g/(m^2·h),其金相腐蚀深度也为最小值,约205μm。

Pb-Ca-Sn-Al合金Σ3晶界的形成条件

采用电子背散射衍射(EBSD)技术研究了经室温多向锻造(真应变ε=4)和310℃再结晶退火1 h的Pb-0.07Ca-1.8Sn-0.026Al(质量分数,%)合金在轧制及退火过程中形成Σ3晶界的条件。结果表明:经厚度减缩量为90%室温大变形轧制并经270℃中间退火的试样,能够在后续轧制和退火过程中形成占总晶界比例超过47%的Σ3晶界;相反,未经室温大变形轧制和中间退火,而直接进行30%冷轧变形轧制和退火的试样,其Σ3晶界的比例不超过18%。分析认为:样品经大变形轧制和中间退火所形成的{011}<100>(Goss)、{110}<112>(B或Brass)、{001}<100>(Cube)和{112}<111>(Copper)等织构组合是Pb-0.07Ca-1.8Sn-0.026Al合金在后续轧制和退火过程中形成大量Σ3晶界的重要条件。

Bi对铅酸电池循环性能的影响

在铅酸电池用Pb-Ca-Sn-Al合金中添加不同量Bi,采用Tafel曲线、循环伏安和恒流放电等测试进行了板栅腐蚀、容量的研究。结果表明:Bi的加入有利于提高腐蚀膜的导电性,但加速了铅酸电池的容量衰减。

各种纯铅对铅钙锡铝板栅合金性能的影响

通过金相实验和线性电位扫描(LSV)、交流阻抗(EIS)、循环伏安(CV)等方法研究了四种不同纯铅铸造的铅钙锡铝板栅合金的性质。确定了不同纯铅铸造的铅钙锡铝合金在性质上有较大的差异,并得出四种合金中由株冶电解铅铸造的合金有较高的析氢、析氧过电位,能抑制氢气、氧气的析出,其表面腐蚀产物PbO2和钝化膜Pb(Ⅱ)氧化物的生成量也是最少的。

铅酸蓄电池板栅合金的EIS研究

用交流阻抗(EIS)和交流伏安(ACV)法研究了纯铅、铅锡以及两种Pb Ca Sn Al合金在900mV(vs.Hg/Hg2SO4)极化不同时间后的行为。测试表明腐蚀膜是由外层的PbSO4和内部的PbO构成,PbO的导电性较差,是形成钝化层的主要原因,加Sn有助于降低PbO的厚度,有效防止钝化层的形成。原因可能是由于Sn的氧化产物导电性较好,夹杂到腐蚀膜中提高了腐蚀膜的导电性,并有利于导电性PbOx的生成,保证电池在深循环条件下的应用。但对于长时间的极化来说,钝化层的导电性还是逐渐降低,这可能是由于锡的氧化物又逐渐溶解于硫酸中所造成的。

阀控铅酸蓄电池板栅合金的电化学性能研究

系统地研究了不同板栅合金的耐腐蚀性、析气性能、表面腐蚀层阻抗等电化学性能。研究结果表明降低钙的含量,提高锡含量能使合金的耐蚀性能提高,但锡的加入会降低析氢过电位,过高的锡含量将加大电极的析氢电流,从而有可能增加电池的自放电。板栅合金的交流阻抗谱有阻抗半圆旋转现象,根据测试数据分析得出半导体等效电路比较符合具有半导体性氧化物层的板栅合金的实际情况。交流阻抗的测试结果表明锡的加入能改善钝化层的导电性。

铅-钙-锡-铝合金固溶后时效过程中的不连续脱溶与再结晶行为

采用光学显微镜、场发射扫描电镜、EDS能谱仪和显微硬度计等研究了Pb-0.05%Ca-1.5%Sn-0.026%Al(质量分数)合金经不同工艺固溶后在100℃时效过程的不连续脱溶与再结晶行为。结果表明:该合金经不同工艺固溶后晶粒尺寸均约为1 000μm;经270℃保温30 min后空冷+310℃保温30 min水冷固溶(A工艺)再时效35 h后的晶粒细化至300～400μm,经270℃保温30 min水冷(B工艺)再时效12 h后的晶粒细化至60μm;由于不连续脱溶组织形核、生长使原有晶粒细化,实现了不借助塑性变形的再结晶;在不同固溶工艺下,合金时效时发生不连续脱溶所需保温时间及晶粒细化的程度也不同;随保温时间延长,A工艺处理合金的硬度曲线出现两处峰值,二次硬化相均为(PbSn)3Ca,B工艺处理合金的硬度曲线无规律可循,且细晶组织不稳定。

铅-钙-锡-铝合金基于时效脱溶机制的二次硬化行为

采用硬度测量和场发射扫描电镜（FESEM）观察等方法研究了Pb-0．05％Ca-1．5％Sn-0．026％A1（质量分数）合金在310℃固溶、100-200℃时效的二次硬化行为。结果表明：其时效硬化曲线呈双峰状；时效温度越高，时效硬化峰和二次硬化峰值越低。

铋对铅酸蓄电池用Pb-Ca-Sn合金性能的影响

实验采用塔菲尔曲线、动电位线性扫描、交流伏安等电化学方法研究了不同铋含量的铅钙锡铝板栅合金的电化学性能,并用显微硬度计测试硬度。结果表明,添加适量的铋,可以提高合金的耐腐蚀性,抑制Pb(Ⅱ)的生长,减小阳极膜的阻抗,提高电池的深充/放电性能,提高合金板栅的显微硬度。但过多的铋反而恶化Pb-Ca合金的电化学性能和机械性能。

热处理工艺对蓄电池用铅合金带腐蚀性能的影响

为研究确定热处理工艺对蓄电池用铅合金带腐蚀性能的影响,通过测定不同热处理参数条件下Pb-Ca-Sn-A1合金于硫酸环境不同时间段里腐蚀重量的变化,并与未进行热处理试样的对比分析,结果表明:通过轧制和热处理工艺的有机结合,Pb-Ca-Sn-A1合金带可以获得更为理想的抗腐蚀能力。

铅蓄电池无镉板栅取代含镉板栅势在必行

按正极板栅采用的合金材料不同,电动自行车用阀控铅蓄电池可分为用铅锑镉合金的"含镉产品"和用铅钙锡铝合金的"无镉产品"。叙述了电动自行车用阀控铅蓄电池的"含镉产品"和"无镉产品"发展过程及其优缺点。指出了由"含镉产品"向"无镉产品"的转变已势在必行。介绍了制造长寿命"无镉产品"的主要措施。

电动自行车用电池循环寿命过程中参数的变化

经过改进,提高了铅钙锡铝合金电池的深循环寿命,循环寿命达到了435次。详细研究了电池在循环过程中电池的失水量、残余电流、过充电的安时数和电池容量的变化,这些参数的研究会对电池寿命的进一步改进和充电器的设计提供很多有用的信息。

银含量对正极板栅合金性能的影响

在偏光显微镜下观察铅–钙–锡–铝–银合金组织结构时发现,掺入适量的银可以细化铅基合金的晶粒。通过合金的拉伸测试、蠕变测试和硬度测试,发现添加适量的银可以提高正极板栅的机械性能。用不同银含量的合金制成工作电极,利用循环伏安(CV)、恒流腐蚀的测试方法研究含银合金作为正极板栅合金的电化学性能。测试结果表明,加入适量的银可以提高板栅的析氧电位与合金的耐腐蚀性能。