氟化物熔盐体系电解制取高钇一铝合金地研究.pdfVIP

第16卷 专辑 中 国 稀 土 学 报 1995年8月 叁29；墅塑 !壑；!§§2譬；堑!罂 !Q!星!丛Q￡!曼l§基!』l竖垦△￡星l垒B!曼§Q§!曼!! 氟化物熔盐体系电解制取高钇一铝合金的研究 曾兴兰刘剑军 李芳积 (上海第二工业大学，上海200025) 本文呐r-绍7氟化物熔盐体系电解制取高Y—AI台金的基本礞理和工艺，揭示了该台盎冶螭；过程中 各工艺参敢的规律． 关键词：氟化物熔盐，电解，钇·铝台金 随着高技术发展，对耐高温、抗氧化、抗腐蚀、机械性能好的材料需求日趋增加．含 钇的材料具备有这种性能．然而，采用电解获得液态金属钇，由于需要较高温度，使得操 作复杂化，又由于金属钇的主要用途是作为舍金的组分，匿l此人们希望制得熔点较低的钇 合金．钇和铝都是几种耐高温抗氧化合金材料的组分．含钇的合金也已碍到实际应甩，例 如：含钇的的钴基舍金已用于飞机的透平引擎中；Fe-Cr-AI·Y高温耐热合金已用于工业高 们都是利用飘浮液体AI金属阴极制取Y·A1合金． 本文阐述了熔盐电解法制取高Y-A】合金的工艺过程，以氧化钇、氧化铝为原料，在300A 电解槽规模条件下，成功的研制出含80％以上Y的Y-A1合金，钇回收率达到90％。电流 效率60％．本工艺与金属热还原一对渗法等相比，具有揉作简单，成本低，以及适应于连 续作业的特点． 1 原理 从Y-Al两元体系相图f”(如图1)看 出，该两元体系在9％AI-91％Y成分处出 现低共熔混合物：熔点为970C．为了便 于电解槽操作，温度至少应该高于熔点 50℃，但应尽可能低．温度为1000℃时， 液体台金存在于8．7至10．3％A1之间，温 度为1040℃时，液体合金存在于8．4至 124％A1之间．因此应在1000℃和1040 ℃之间电解制备本课题的合金． 在我们研究的氟化物熔盐体系中， 图l Y-A!两元体系相图 电解质组成是YF3$cILiF，供电解槽的氧 化物组成是Y：0，和Al：0，．表1列出1300K温度下上述化合物分解反应的标准吉布斯自由能 数值．及计算得出的分解电压‘5’“。 表1 1300K温度下电辩质组分和供给电解槽氧化物组分 分解反应的吉布斯自由能以及分解电压 YF，-y+l5F， +I255x10’ 一4735 LIF—Li+05F1 +4895l沪 —507I YA一2Y+I5吼 +【．508x10’ 一2，459 ：坦：：i!：!：璺 ：!：型：!!： ：!：坚 往：在某一定温度下，计算任一化合物的标准分解电压f‘的公式： E‘-下aa； 式中： △G：一某温度佃十·化合物分解元翥的标准吉布斯自由能． 目一反应中涉及到的电子数目 F一法拉第常敢(相当于96,49IkJ^n． 根据热力学原理，旧of值越小，分解反应越易进行，由表1可知，在上述电解质和供电 容易发生． 据此，我们采用如下工艺：以氧化钇和氧化铝混合物为原料，氯化物体系为电解质， 直流电作用下，在钼阴极折出金属钇和铝，与此同时，钇与铝互相扩散形成低熔点舍金， 滴落在接收器内．电极反应如下： Y”+3e—Y r 阴极反应： 阳极反应： 02‘一2e—02 t