Влияние редкоземельных элементов на кинетику и механизм внедрения лития в оксидированный алюминий

• Автор: Собгайда, Наталья Анатольевна
• Шифр специальности: 02.00.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1999
• Место защиты: Саратов
• Количество страниц: 177 с. : ил.

Содержание.
Введение

1. Литературный обзор

1.1. Электрохимия литийалюминневого электрода

1.1.1. Особенности электрохимического поведения литиевого электрода

1.1.2. Фазовая диаграмма системы 1лА

1.1.3. Механизм фазообразован ия при катодном внедрении лития в твердые электроды

1.1.4. Влияние температуры, природы и концентрации электролита на процесс катодною внедрения лития в алюминий.

1.2. Роль третьего компонента в формировании структуры и свойств 1лА1 электрода

1.2.1. Модифицирование 1ЛА1 сплава металлами переходного ряда

1.2.2. Роль легирующего компонента в процессе электрохимического внедрения 1л в А

1.3. Влияние РЗМ на свойст ва алюминия и его сплава с литием
1.3.1. Влияние РЗМ на температуру рекристаллизации и механические свойства алюминия и его сплава с литием
1.3.2. Фазовые диаграммы систем А1РЗМ
1.3.3. Влияния модифицирования алюминия редкоземельными металлами на электрохимические характеристики 1лА1 сплава
1.4. Влияние оксидных слоев на электрохимические свойства 1лА1 электрода
1.4.1. Природа пассивирующих слоев на литии, их влияние на электрохимическое поведение лития
1.4.2. Механизм образования и роста оксидных пленок на алюминий, их структура и свойства
5
8







1.4.3. Особенности катодного внедрения лития в оксидированный алюминий
2. Методика проведения эксперимента
3. Влияние оксидных слоев на образование и электрохимические свойства 1лА1электрода
3.1. Влияние оксидных слоев на катодное внедрение лития из неводных растворов
3.2. Анодная хронопотснциомстрия 1лА1 сплава на оксидированном А
4. Кинетические закономерности внедрения лантана и его аналогов в алюминиевый электрод
4.1. Влияние потенциала на процесс внедрения лантана в алюминиевый электрод
4.2. Влияние природы растворителя
4.3. Влияние природы аниона
4.4. Влияние природы РЗМ
4.5. Влияние температуры на кинетику внедрения лантана в алюминиевый электрод
4.6. Влияние оксидных слоев на кинетику катодного внедрения лантана в алюминий
4.6.1. Влияние электролита оксидирования
4.6.2. Времени времени оксидирования
4.7. Влияние температуры на кинетику фазообразований в системе ЬаА1окс.
5. Кинетические закономерности фазовых превращений при катодном внедрении лития в оксидированный алюминиевый электрод, модифицированный лантаном
5.1. Влияние состава электролита и времени оксидировнаия
5.2. Влияние температуры
5.2.1. Кинетические закономерности внедрения лития в ЬаА1 электрод
5.2.2. Влияние оксидирования на энергию активации процесса




4 4
6
7
6

внедрения лития в алюминиевый электрод, модифицированный лантаном.
5.3. Структурные превращения при внедрении лития
в оксидированный АЬлектрод, модифицированный лантаном
5.4. Структурные изменения под влиянием термообработки
и их влияние на кинетику фазовых превращений в системе iI
5.5. Имиедансмелрия
6. Анодное растворение лития и зарядноразрядные характеристики йАЬлектрода, модифицировашюго лантаном
6.1. Влияние оксидных слоев
6.2. Влияние температуры на анодное растворение лкгия
6.3. Циклирование i, i0x, iX,
6.4. Технологические рекомендации Выводы
Литература


Поверхностная пленка является определяющей в электродном поведении лития. Электрохимические характеристики лития стабилизируются только при наличии на его поверхности очень тонкой пленки. При этом литий обнаруживает довольно высокую электрохимическую активность ц, тАсм2, а значения анодного и катодного коэффициентов переноса равны 0,5 1 . С ростом толщины пленки ток обмена падает, коэффициент переноса делается от личным от 0. К сожалению, очень затруднительно дать полное описание процесса переноса заряда и зародышеобразования, но можно сказать на основании имеющихся экспериментальных фактов, что по мере роста пленки нарастают транспортные затруднения, связанные со сменой переносчиков заряда в пленке и скоростью их движения при изменении как толщины, так и структуры пленки ,, . Изучению фазовых диаграмм системы 1л А1 и отдельных ее элементов уделяется большое внимание . Только за период с по гг. С различной степенью полноты их основные результаты рассмотрены в известных справочниках . Ченга 6. Саундсра . Впервые полностью диаграмму состояния системы 1л А1 изучили Шамрай и Сальдау методами термическою и микроскопического анализов. Представленная на рис. Л А1 базируется на данных работы , суммирующей ранее выполненные исследования, а также содержащей полученные авторами экспериментальные и расчетные данные. Болсс подробная диаграмма состояния 1л А1 сплава по данным представлена на рис. Согласно данным диаграммы состояния рис. Ж А1 1Л А1 образуется при концентрации 7,5 лития и 2 С. Наиболее вероятные значения растворимости лития в твердом алюминии 4,2 при 2С 3,1 при 7С 2,2 при 7С 1,6 при 7С и 1,1 при 7С. Соединение 1д А1 ,4 образуется непосредственно из расплава при 7С и имеет широкую облас ть гомогенности ,8 ,0 1л. Для этого соединения параметр решетки составляет а 0,6 нм со стороны А1, повышающийся до 0,8 нм при стехиометрическом соотношении рис. При небольших содержаниях лития образуется твердый раст вор 1л в А1 а фаза. По данных работы , температура плавления 0 фазы 1л А1 0К. Соединение 1л А1 обладает своеобразным кристаллизационнохимическими особенностями, в значительной степени влияющими на электрохимическое повеление сплавов системы 1д А1. Параметр решетки с ростом содержания лития в 3 фазе от до увеличивается от 0,6 до 0,0 нм рис. Кристаллическую решетку 3 фазы можно рассматривать как состоящую из двух вставленных друг в друга подрешеток, каждая из которых состоит из атомов одного сорта и имеет алмазоподобную тетраэдрическую структуру. А1 лежит в пределах 0,8 X и 0,0 X и молярная доля 1л в сплаве. Пределы существования у фазы 0,3 X 0,7 1л3 А. Ы А1 1, гсм3 1,. Теплопроводность резко понижается с увеличением содержания лития в сплаве теплопроводность в сплаве с 1,5 1л при 7С в три раза меньше, чем теплопроводность чистого алюминия ,. При растворимости каждых 0, У электросопротивление сплава повышается на 1,1 Юу Ом. Магнитная восприимчивость уменьшается в сплаве с 2,5 У она составляет 8 3 мм3моль . Поверхностное натяжение также снижается. По мере увеличения концентрации лития в сплаве значительно изменяется электродный потенциал соединений 1л А1. На рис. У А1 в зависимости от содержания лития 1. При потенциале 0, 0, В относительно литиевою электрода образуется а фаза. Потенциал 0, 0,1В соответствует у фазе чистый У. Из рис. Коррозионная стойкость соединения У А1 снижается пропорционально увеличению содержания лития. Подвижность лития в 3 фазе У А1 необычно высока. Энергия активации самодиффузии лития в 3 фазе составляет не более кДжмоль, в то время, как обычные значения для металлов лежат в пределах от до более чем 0 кДжмоль. У А1 табл. З Коэффициент диффузии лития в этом соединении при комнатной температуре составляет 7. Ю см2с. Рис. Рис 1. Диаграмма состояния системы и А1
Таблица 1. Электролит Концентрация ЭАР. С, мольл 3. Асм2 О 1. Ачсм2 зр л 2. Асм2 Оз 6. ЬСО, 1. ВЕ 1. ЬАСЦ 1. Таблица 1. М УСЮ В ПК дмэ ,5 7. М УАяРб в ПК ДМЭ ,7 4. Таблица 1. Вакансия в литиевой полрешетке V и. Рис. Зависимость параметра с Рис. Рис. Потенциалы сплава Ы А1 при обычных Тотносителыю 1л в 2М 1лСЮ.