由水氯镁石直接合成熔盐及其电解制备镁合金

Magnesium alloys are important light metal materials with promising future. To improve the stability and homogeneity of magnesium and reduce its production costs, we plan to direct synthesis anhydrous molten salt from bischofite, and then electrolyze the molten salts to prepare magnesium alloys. By studying the dehydration mechanism of the magnesium chloride-containing complex salt and the effect of the physicochemical properties of the molten salt, electrolytic parameters on the chemical composition and microstructure of magnesium alloys, we plan to connect the physicochemical properties of the molten salt, electrolytic parameters, chemical composition and microstructure of magnesium alloys. Therefore, we can realize the regulation of the chemical composition and microstructure of magnesium alloys, which might offer experimental and theoretical basis for the utilization of this new art.

镁合金是具有很大发展前景的重要轻金属材料。为了提高镁合金稳定性和均匀性、降低镁合金生产成本，本项目研究利用我国丰富的水氯镁石为原料直接合成无水氯化镁电解质熔盐电解制备镁合金，通过研究含氯化镁复盐固溶脱水的作用机制，以及复合熔盐电解质物理化学性质、电解参数对电解制得镁合金过程、镁合金的成分均匀性和组织结构的影响规律，建立复合熔盐物理化学性质、电解参数与镁合金成分和组织的关系，实现对镁合金成分和组织的调控，进而为实现这一镁合金制备新工艺的产业化提供基础。

针对目前镁合金产品成分均匀性差、性能稳定性差和生产成本高的问题，本项目利用我国丰富的水氯镁石为原料制备了高纯度含MgCl2-AlCl3-ZnCl2-KCl-NaCl和MgCl2-AlCl3-MnCl2-KCl-NaCl体系的熔盐电解质（其中杂质氧化镁含量控制在0.02wt.%，远低于工业要求的0.5wt.%）。利用上述高纯度电解质熔体为原料，通过共电沉积法制备得到了镁铝锌和镁铝锰合金，验证了复盐固熔脱水-共电沉积制备镁合金工艺实现的可行性。研究了熔盐物理化学性质与电流效率的关系，通过调整和优化，将共电沉积制备镁合金过程的电流效率由60%提高至90%以上。通过共电沉积法制备得到了AZ和ZM体系镁合金，并通过改变电解质成分和电解参数实现了对镁合金中第二相形貌、大小和分布的有效控制。在此基础上，实现了该工艺制备镁合金时产品稳定性和均匀性差的问题。综合上述结果，本研究为复盐固溶脱水制备无水氯化物熔体奠定了坚实的工作基础。同时对于认识高温熔盐物化性质、电解参数对镁合金成分及组织结构的影响规律。项目资助发表新论文3篇，提交发明专利1篇，并培养硕士研究生1名。