真空还原精炼法制备低氧高钛铁合金

针对铝热还原法制备的高钛铁中氧含量高、夹杂多等缺点,提出了以铝热法高钛铁为原料进行真空还原精炼制备低氧高钛铁的新思路.研究了精炼温度、精炼渣等因素对精炼效果的影响,采用XRD,SEM及化学元素分析等手段对高钛铁合金进行了表征.结果表明:还原精炼后合金的微观结构均匀致密,夹杂物得到有效去除,氧含量急剧降低;2 000℃时以CaO-Al2O3为精炼渣制备的高钛铁合金中各元素的质量分数分别为钛74.5%,铁18.2%,铝2.17%,硅0.81%,氧3.20%,完全符合优质高钛铁的技术指标.     

单位质量反应热对铝热法制备钛铁合金的影响

考察了单位质量反应热对不同目标钛铁合金实验结果的影响.利用SEM扫描电镜、EDS能谱分析、氮/氧/氢分析仪及ICP对合金进行了系统分析.结果表明:体系单位质量反应热增加,物料燃烧速率增大,但随着合金中钛质量分数增加而降低.单位质量反应热增加,渣金分离效果变好,有利于Al₂O₃夹杂去除,合金中Al,O质量分数逐渐降低.单位质量反应热一定时,随着合金中钛质量分数增加,渣金分离效果变差,与Ti结合的Al质量分数增加,合金中Al,O质量分数增大.单位质量反应热增加对制备钛质量分数高的钛铁合金反应速率、渣金分离效果及合金收率影响更为显著.     

自蔓延法制备铬铁合金

以Cr2O3,Fe2O3,Al为实验原料,采用自蔓延法制备铬铁合金,采用XRD技术对铬铁合金进行表征。研究结果表明:通过热力学计算,反应一经引发能够自我维持进行,加入硝酸钠作发热剂来补充热量,可以使铬铁合金熔体与熔渣更好地分离;制得的合金主要由Cr-Fe,Al2O3和Na2O等相组成。铬铁合金中铬的质量分数≥60%,相应的铁的质量分数≤35%,熔体中的熔渣(Al2O3和Na2O等)质量分数≤5%。     

自蔓延法制取锰铝中间合金的实验

首次将自蔓延高温合成法（self-propagating high-temperature synthesis,SHS）用于锰铝中间合金的制备。采用Miedema生成热模型、金属间化合物的双参数模型估算了锰铝中间合金的标准生成焓、标准熵及比热容。通过理论计算确定了Mn3O4-Mn2O3-CaO-Al反应体系的绝热温度。以Mn2O3、Mn3O4和CaO、金属Al为原料,进行了锰铝中间合金的自蔓延反应合成试验,采用化学滴定、X射线衍射以及光学显微镜的方法对产物进行分析。理论计算和实验结果表明：反应体系的绝热温度为3 160 K,确定了该体系进行自蔓延反应的可行性。采用自蔓延合成法制备出了锰含量高达78%以上的锰铝中间合金,拓宽了锰铝中间合金的生产工艺。     

钛酸铝陶瓷粉体的制备研究

以NH4HCO3作沉淀剂的共沉淀法制备了钛酸铝(Al2TiO5)陶瓷粉体．实验发现，此反应体系的pH值对钛、铝元素的沉淀量有重要的影响，只有在pH6．0～6．5左右极小范围内能保证钛、铝完全沉淀．采用FT-IR、XRD、DTA-TG等分析手段确定了前驱体的组成．通过XRD、DTA-TG等分析表明，前驱体在热处理形成Al2TiO5的过程中，物相的变化情况是：碳酸铝铵→无定形Al2O3→α-Al2O3；无定形TiO2→锐钛型TiO2→金红石型TiO2；在1000℃左右α-A12O3和金红石TiO2开始形成Al2TiO5，然后在1350℃完全形成Al2TiO5．同时，TEM分析显示Al2TiO5粉体的形貌为球形，粒径为70～100nm．     

自蔓延高温合成V_3TiNi_(0.56)Al_(0.2)贮氢材料——热力学分析(I)

计算了V2O5 TiO2 Al反应体系的绝热温度Tad=2879K,说明该体系易进行自蔓延反应;并且对产物中可能出现的各相的吉布斯自由能进行了讨论,结果表明V2O5 TiO2 Al体系生成V+Ti+Al2O3的趋势最大,生成物最稳定。     

铝热法合成NiAl／Al2O3复合材料

以铝粉和NiO粉为原料,采用铝热法合成了NiAl/Al2O3复合材料.通过X射线衍射分析仪(XRD),扫描电子显微镜(SEM)并结合差示扫描量热仪(DSC)对其相组成、微结构和反应过程进行了分析.实验结果表明:850℃Al/NiO体系铝热反应被点燃,并自蔓延发生于整个反应系统;950℃保温40min,Al/NiO体系铝热反应生成相互交织网状结构的NiAl/Al2O3复合材料.     

TiO2电解制取Al-Ti合金

采用工业铝电解质体系,在Na3AlF6 Al2O3中加入TiO2,在熔融状态下电解,直接得到Al Ti合金·利用扫描电镜对产物的形貌和化学成分做了分析,结果表明实验可行,合金中Ti的质量分数可达到9%以上,超过已往文献报道·而且Ti与Al以化合物的形式存在·此类产品可作为母合金使用·对熔盐电解法制备Al Ti合金的机理作了初步探讨,认为与Al Si合金的形成具有相似的机理:Al还原了TiO2中的金属Ti,与预先放置的铝(阴极)构成Al Ti合金;Ti与Al同时在阴极析出,形成Al Ti合金·保持一定的条件,电解能够始终进行·     

Al-Ti-B中间合金生产方法及发展趋势

阐述了各种铝及铝合金铸锭晶粒细化的方法,得出Al-Ti-B中间合金是目前工业生产条件下,在铝熔体中添加细化剂进行细化铸锭的晶粒中最经济有效的方法.在过去50多年里,国内外科研工作者对铝钛硼的晶粒细化进行了广泛而又深入的研究,开发出了氟盐反应法、纯钛颗粒法、氧化物法、电解法、铝热还原法和自蔓延高温合成法等多种铝钛硼中间合金的制备方法和半连续铸造挤压法、连续铸轧法和连续铸挤法等多种线材成型方式.通过分析铝钛硼各种制备方法和线材成型方式的优缺点,得出通过氟盐反应法和连续铸轧法生产的铝钛硼中间合金线材,具有制备工艺简单、生产成本低、产品质量稳定、细化效果显著等优点;另外发展新型制备工艺和新型Al-Ti-B中间合金细化剂,是其一个重要的发展方向.     

TiO2碳热还原与高炉钛渣提取碳氮化钛分析

总结TiO2的碳热还原法制取碳(氮)化钛的研究成果,并对高炉钛渣中钙钛矿的碳热还原进行了热力学分析。研究结果表明,TiO2的碳热还原可分为三个阶段:TiO2→TinO2n-1,该阶段还原较快;TinO2n-1→TiCxNzOy,该阶段碳的气化反应起中心作用;TiCxNzOy→Ti(C,N)是一个较慢的扩散过程。TiO2的碳热还原氮化反应中难以出现TiO相;N2气的引入,可降低还原温度。通过调整高炉钛渣组成(包括碱度),使之生成CaO.Al2O3.2SiO2,更有利于碳(氮)化钛的生成。     

钛和钛合金表面TiO_2纳米管研究进展

综述了在钛及钛合金基体上制备自组装TiO2纳米管的研究进展.对影响纳米管形成的电解液组成、阳极电压、氧化时间、pH值等工艺参数进行了分析,阐述了纳米管形成机制及表面改性(纳米管表面的元素掺杂),介绍了TiO2纳米管在染料敏化太阳能电池、光裂解水制氢、生物医用等方面的应用前景.     

High Temperature Corrosion of Fe-25Cr and Fe-17Cr-1.5Si-0.5Al Alloys in Oxidizing and Sulfidizing Enviornments

The simultaneous oxidation and sulfidation of Fe 25Cr and Fe-17Cr-l.5Si-0.5Al alloys was studied at 1023K and 1223K in H2-H2O-H2S gas mixtures. The kinetic boundary which indicates the transition from oxide to sulfide has heen found in these two alloys. The critical oxygen partial pressures of Fel7Crl.5SiO.5Al alloys were systematically lower than those of Fe-25Cr alloy. The reaction kinetics were measured by the stainless steel spring balance, and the reaction products were characterized by X-ray diffraction and scanning electron microscopy. The reaction rate usually decreased with the increase of the oxygen partial pressure at the constant sulfur partial pressure. The exista-nce of silicon plays an important role to suppress the sulfidation of Fel7Cr alloy.     

用喂线法控制加钛生产含钛汽车齿轮钢技术

针对含钛汽车齿轮钢生产过程中加钛处理时经常出现的钛吸收率不稳定问题,开展了喂钛铁合金芯线法加钛的试验.结果表明:该工艺能提高钛的吸收率,平均吸收率达87.9%,而且钛吸收率稳定,工艺简便,处理时间短,仅3 m in左右,大大降低微调加钛的工艺时间,电耗和材料消耗大大降低,现场环境改善,污染降低.     

激光冲击强化对Ti2AlNb合金微观组织及残余应力的影响

Ti2AlNb(O-Ti2AlNb)具有优异的力学性能,在航空发动机方面有远大应用前景.激光冲击强化(Laser Shock Peening,LSP)是一种先进的表面改性技术,能够在材料表面诱导产生高幅值、大深度的残余压应力,改善材料微观组织,提高材料抗疲劳、高温氧化等性能.本文采用激光冲击强化对Ti2AlNb合金进行表面改性,并研究其组织演变、残余应力以及高温环境对性能的影响.结果表明:激光冲击强化能够显著减小Ti2AlNb合金近表面的晶粒尺寸.显微硬度由冲击前的350 HV提升到395 HV;在冲击区域近表面产生了约-377 MPa的残余压应力;而在高温环境中,由激光冲击强化所诱导的材料近表面残余应力随时间逐渐释放,在600℃条件下,残余应力释放较为缓慢;而在720℃条件下,残余应力迅速释放.     

反应气氛对铝热还原氧化钛合成氮化钛的影响

研究在流动氮气和埋炭条件下铝热还原氮化TiO2的反应过程,借助于X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)分别测试和观察两种气氛中不同温度下处理后产物的物相组成和显微结构。结果显示,与流动氮气氛下一样,在埋炭气氛下采用铝热还原氮化法可以制备氮化钛复相材料,但处理气氛明显影响着铝热反应的程度及产物的形貌,在埋炭条件下处理后的产物中氮化钛含量、晶粒大小、晶格常数明显低于流动氮气氛下处理产物中上述各项值;热力学计算发现埋炭条件下铝除参与铝热还原反应外,还与炭粉床中氧发生反应,使参与铝热反应的金属铝不足,造成产物中有剩余的金红石存在。     

铝热自蔓延制备CuCr合金渣系的粘度测量及模型建立(Ⅰ)

根据Al2O3基渣系的结构特点将S.C.Du和S.Seetharaman等人的粘度数学模型应用于非二氧化硅体系,建立了针对铝热反应测量渣系粘度的模型·根据添加剂选择原则结合相图研究了CaO Al2O3和CaO Al2O3 MgO体系作为铝热自蔓延制备CuCr合金渣系组分的可行性·由实验测量值和模型计算值比较分析,该模型处理以Al2O3为基体的渣系是成功的·     

高温合金GH4169与GH4202在富氧气氛中的燃烧行为

采用富氧燃烧实验方法,通过光学显微镜、扫描电子显微镜和能谱仪等手段对GH4169和GH4202高温合金燃烧试样进行分析,建立合金燃烧质量、热量和氧传输模型,探究两种合金的富氧燃烧机理并提出提高新型高温合金抗燃烧性能的措施。结果表明：GH4202与GH4169合金在富氧条件下均发生燃烧,GH4202抗燃烧性能优于GH4169；两种合金以液相进行燃烧,在合金燃烧前沿存在由未完全燃烧的金属颗粒和氧化物组成“燃烧层”,燃烧层中合金元素的燃烧行为是决定合金整体燃烧的关键性因素；合金元素在燃烧前沿呈现“选择性燃烧”规律,Nb、Ti、Al、Cr等元素易于与氧发生燃烧,Ni滞后燃烧且燃烧热低,起到良好的抗燃烧作用。     

自蔓延高温合成钒基固溶体贮氢合金的理论研究

提出采用自蔓延高温合成法制备钒基固溶体贮氢合金的新工艺.计算知NH4VO3-TiO2-Cr2O3-Ni-Al反应体系的绝热温度(Tad)为1 889.27 K,单位质量反应热为-2.67 kJ/g;对NH4VO3-TiO2-Cr2O3-Ni-Al反应体系的相关反应进行了热力学分析,表明体系生成V+Ti+Cr+Al2O3的趋势最大,生成物最稳定.确定了采用自蔓延模式的可行性.