自熔性合金粉末冶炼工艺探讨

探讨了自熔性合金粉末冶炼雾化过程中理想的工艺参数.同时针对冶炼雾化生产中的一些常见问题的产生原因进行了分析研究,并提出了解决方法.     

新一代钢铁生产技术相关基础研究与探索

传统钢铁工业具有规模巨大、能源与资源密集、工艺路线曲折的特点.中国能源和资源的状况要求未来钢铁工业引入循环经济的理念,用创新的思维开发新流程,逐步向冶金材料制备、能源转换和社会废弃物处理三大功能方向转变.结合这一战略思路,近年来,上海大学现代冶金与材料制备重点实验室开始在铁矿微粉低温氢还原、碳 氢铁浴混合终还原、废钢中痕量元素脱除、时空多尺度冶金理论与建模等方面进行一些相关的基础研究和探索.     

Fe-Cr-W复合氧化物粉末共还原工艺研究

通过H2-CO共还原法对Fe-18Cr-9W复合氧化物粉末进行还原,控制还原工艺的参数制得纳米级Fe-18Cr-9W复合粉末.采用XRD对粉末进行物相分析,并计算晶粒尺寸;采用高倍SEM观察粉末形貌;对复合粉末的费氏粒度、比表面面积、氧含量等进行测定与分析,研究还原温度和还原时间对粉末性能的影响.研究结果表明:当还原温度高于650℃时制得的复合粉末由Fe和Fe-(Cr,W)两相组成;粉末颗粒呈球形或近球形;还原温度和还原时间都对Fe-18Cr-9W复合粉末的性能有显著影响,当还原温度为700℃,还原时间为90 min时,制备的颗粒为平均费氏粒度低于0.58μm,平均BET粒度小于80 nm,晶粒粒径小于50 nm,粉末氧含量小于0.14%的纳米级Fe-18Cr-9W复合粉末.     

W-Ni-Fe复合氧化物粉末的还原工艺

利用两阶段还原法对W-Ni-Fe复合氧化物粉末进行还原,控制还原工艺的参数制得纳米级W-Ni-Fe复合粉末.采用XRD对粉末进行物相分析,并计算晶粒尺寸;采用高倍SEM观察粉末形貌;对复合粉末的费氏粒度、比表面面积、氧含量等进行测定与分析,研究还原温度和还原时间对粉末性能的影响.研究结果表明:当还原温度高于600℃时制得的复合粉末由W和(Ni,Fe)两相组成;粉末颗粒呈球形或近球形;还原温度和还原时间都对W-Ni-Fe复合粉末的性能有显著影响,当还原温度为700℃,还原时间为90 min时,制备的颗粒为平均费氏粒度低于0.65μm,平均BET粒度小于100nm,晶粒粒径小于30 nm,粉末氧含量小于0.23%的纳米级W-Ni-Fe复合粉末.     

碳纳米管／Mo复合粉末的制备

[摘要]以仲钼酸铵为前驱物,采用溶胶一凝胶法和氢气还原工艺制备了碳纳米管／Mo复合粉末材料．采用扫描电子显微镜（SEM）和x射线衍射（XRD）分析了微观形貌和相态组成．结果表明：在750℃还原保温3h可制备出碳纳米管／Mo复合粉末,还原生成的Mo粉颗粒在碳纳米管周围聚集,使碳纳米管在Mo粉中均匀分散;高于800℃还原,碳纳米管与Mo反应生成M02C相;而低于750℃还原,则有MoO2相残存．     

原料对碳热还原法合成氮化铝粉末的影响

以氧化铝、碳黑、硝酸铝、葡萄糖为原料,采用2种不同的工艺制备了氧化铝-碳黑和硝酸铝-葡萄糖2种体系的原料混合物,研究了原料的种类对氮化铝粉末合成反应的影响.研究结果表明以氧化铝和碳黑为原料时,氮化反应过程中只出现了α-Al2O3和AlN相,该原料体系反应速度较慢,在温度为1650 ℃时氮化3～5 h才能实现完全氮化;而以硝酸铝和葡萄糖为原料时,氮化反应过程中相变较复杂,出现了γ-Al2O3,α-Al2O3,AlON和AlN相,该原料体系反应速度较快,1550 ℃时仅需1～2 h便可实现完全氮化;不同的起始原料不仅可以影响反应速度,还对粉末的粒度有较大影响,以氧化铝和碳黑为原料合成的氮化铝粉末的平均粒度约为0.7 μm;而以硝酸铝和葡萄糖为原料合成的氮化铝粉末的平均粒度约为0.1 μm.     

高岭土碳热还原氮化制备Sialon粉末的反应过程研究

以高岭土为原料，采用碳热还原氮化法合成了Sialon粉末．通过对产物物相组成分析，探讨了合成Sialon粉末的反应过程，并对可能发生的不利于Sialon粉末合成的部分反应进行了热力学分析．研究表明：反应条件对产物组成有显著影响．氮气流量小，产物中有SiC生成；反应温度低、时间短将有莫来石相存在；温度过高或时间太长则产生A1N多型体和Si3N4相；只有足够的氮气流量、适宜的温度和反应时间才有利于Sialon的合成．     

La对氢还原(W,Ni,Fe)复合氧化物粉末特性的影响

以喷雾干燥法制备的(W,Ni,Fe)复合氧化物粉末为原料,采用700℃、保温90 min的条件进行氢还原,研究稀土La不同含量对还原(W,Ni,Fe)复合氧化物粉末的影响;采用X射线衍射及高倍扫描电镜分别对还原后的复合粉末进行物相分析、晶粒尺寸测试和形貌观察,并对还原复合粉末的粒度、比表面进行测定与分析.研究结果表明:不加稀土La时还原粉末由W和γ-(Ni,Fe)两相组成,添加一定量的稀土La后还原粉末由W,γ-(Ni,Fe)和La(Nio75W0.25)O3三相组成;当La含量在0～0.8%范围内,随着La含量的增加,还原粉末粒度由96.6 nm降到60 nm,粉末Fsss粒度由0.64 μm降到0.36μm,粉末晶粒尺寸由26.1 nm降到22 rm未添加稀土La时还原粉末颗粒呈球形,添加一定量的稀土La,粉末颗粒呈球形或近球形;添加一定量的稀土La不仅可以有效地抑制晶粒的长大,还可以在一定程度上提高粉末的分散性.     

银粉末微电极的CV和EIS研究

为了研究氧化还原过程中银电极的组成和结构的变化,将银粉制成粉末微电极.通过对银粉末微电极的循环伏安测试和电化学阻抗谱分析,得知反应过程中的银电极分为内、外两层.在不同的反应阶段,确定了内、外两层的组成和结构.     

用煤基直接还原法生产高纯铁粉

为了充分开发利用我国储量丰富、品位较低和难处理的铁矿石,作者对其进行了煤基直接还原生产高纯铁粉的研究,提出煤基直接还原→渣铁分离→高纯铁粉新的工艺流程．试验中所得的高纯铁产品中含铁量均在９７％以上．由于高纯铁粉的利用价值更高,所以该工艺为合理利用我国大量尚未开发的低品位难选难冶铁矿石提供了一种新途径．     

铜镍锡合金粉末制备工艺及特性研究

为获得性能良好的钎焊用铜镍锡合金粉末,在气雾化水冷制粉平台上试制了3种铜镍锡合金粉末,并对粉末的制备工艺、粉体特性及两者之间的影响关系进行研究。结果表明,冶炼合金时,合理的原料添加顺序能节省冶炼时间,减少氧化烧损;适当提高冶炼温度可以增加合金熔液的流动性,保证雾化过程的顺利完成;雾化时,若雾化气体压力较大则会在气流上方形成负压区,导致合金熔液上翻,控制雾化压力由小到大可以避免这种现象。最终获得的合金粉末球形度好,颗粒较细,-200目的粉末占60%以上,DTA曲线分析合金熔点在780～833℃,其特性能满足钎焊用粉的使用要求。     

油页岩粉末替代矿粉的沥青混合料水稳定性

沥青混合料中的矿粉可以起到填充和增加沥青与集料黏结力的作用,油页岩灰渣是工业废料,若能用于土木工程材料中则可以实现利废的目的.以油页岩电厂灰粉末为原料,按50%,75%,100%3种掺配比部分或全部替代矿粉,通过沥青混合料水稳定性试验,研究油页岩灰渣用于沥青混合料的可行性.结果表明:按3种掺配比配制的沥青混合料水稳定性指标均为合格,其中按50%掺配时的水稳定性要优于75%和100%两个掺配比.     

超音速气雾化制备316 L不锈钢粉末的表征

利用自行研制的超音速雾化技术制备了316 L不锈钢粉末,采用激光粒度仪、扫描电镜、金相显微镜和X射线衍射仪进行了表征. 结果表明,316 L不锈钢粉末的平均粒度约为24 μm,粒度分布的几何标准偏差δ为1.75;粉末内部存在三种典型凝固组织,即具有发达二次枝晶的枝晶组织、胞晶组织以及枝状晶与胞状晶的混合组织;大粒径气雾化316 L不锈钢粉末为单一的γ奥氏体相,小粒径粉末由γ奥氏体相+少量δ铁素体相共同组成;熔滴的冷速随着粒径的减小而提高,平均冷却速率为104～107 K·s-1.     

超微粉末的液相制备技术及其比较

讨论了液相制备超微粉末的原理、适用范围,并对各种方法的优缺点进行了比较,指出了超微材料制备的发展方向。     

国内直接还原与熔融还原技术的发展

本文简要介绍了直接还原与熔融还原技术的开发研究情况和发展现状,以及与高炉炼铁工艺的比较情况,提出了我国发展炼铁技术的策略。     

钢铁生产的环境协调性评价

环境协调性评价是一种新型的环境评价工具.根据我国钢铁生产的资源、能源实际情况,结合我国环境排放的有关标准,提出了综合相对环境指数的概念,建立了钢铁生产的环境协调性累积比较模型,并对我国钢铁生产的2种典型流程进行了评价.评价结果表明,对直接还原-电炉DRI/EF和高炉-转炉BF/BOF 2种流程,铁和钢生产过程的环境综合比例指数分别为60.22%和52.4%, DRI/EF流程的综合环境性能远远优于BF/BOF流程的综合环境性能.     

紧耦合气雾化制备Al基非晶合金粉末

开展了采用紧耦合气雾化方法制备Al基合金粉末的实验和理论研究.利用X射线衍射仪、差热分析仪、扫描电镜和透射电镜分析了粉末的表面形貌、显微组织和结构特征,根据气雾化过程中熔滴的破碎模式和冷却行为确定了Al基合金的非晶化临界冷却速率及相应粉末粒径.结果表明:气雾化粉末中存在部分非晶粉末,非晶粉末的粒径小于26μm;Al基合金的非晶化临界冷却速率大致为106K.s-1;雾化中熔体的破碎和冷却是两个相互耦合(矛盾)的过程,快速冷却(大于104K.s-1)极大地阻碍熔体的充分雾化,同时熔滴的破碎模式对其冷却行为具有显著的影响.目前紧耦合气雾化技术还只能制得非晶/晶态混合的Al基合金粉末.     

硬脂酸法合成超细氧化镧粉末

本文采用硬脂酸为络合剂,与镧盐反应生成中间产物,在不同温度下煅烧成氧化镧粉体。通过改变反应温度,煅烧时间等条件,研究在不同反应条件下,氧化镧粉体粒径的变化规律。运用粒度分析,差热-热重,X射线粉末衍射,红外光谱,透射电镜等分析方法,对所形成的超细氧化镧粉体进行分析和表征。     

国内炼铁还原新技术的发展

本文简要介绍了直接还原与熔融还原技术的开发研究情况和发展现状，以及与高炉炼铁工艺的比较情况，提出了我国发展炼铁技术的策略。