在工业铝电解槽中添加氧化锰直接生产铝—锰合金

本文论述了在工业铝电解槽中加氧化锰直接生产Al—Mn合金的基本原理,并阐述了在24KA铝电解槽上生产Al—Mn合金的试验方法。除电流效率稍许降低外,其它各项经济技术指标不变。试验表明该法工艺合理,合金质量好,试验是成功的。     

Al—Ti—CN中间合金的研制

纯铝的晶粒细化一直是铝生产厂家和科研工作者不断研究的课题,Al—Ti和Al—Ti—B作为中间合金细化铝已经相对成熟,Al—Ti—C中间合金还在开发中.本文详细论述了在Al—Ti—C中间合金基础上新开发的Al—Ti—CN中间合金的试验全过程,试验证明Al—Ti—CN中间合金细化工业纯铝效果优于Al—Ti和Al—Ti—B中间合金,有望成为新型纯铝晶粒细化中间合金.     

Al—Ti—CN细化工业纯铝工艺参数测定

继Al—Ti—C中间合金之后,又开发了Al—Ti—CN中间合金,通过大量细化工业纯铝试验,从中间合金加入量、加热温度、保温时间等工艺试验,找出Al—Ti—CN中间合金细化工业纯铝的最佳工艺.对Al—Ti—CN用于工业生产提供有益参数.     

电解加钛改进ZL108合金的断裂韧性

在生产工业纯铝的电解槽添加TiO2,直接电解得到含钛量低于0.3%的电解低钛铝合金,用它替代工业纯铝熔配含钛的ZL108合金,记作ZL108 Ti.分别熔配ZL108和ZL108 Ti两种合金,用金属模具浇铸三点弯曲试样,并采用相同的热处理和机加工工艺制备对比试验的试样.在MTS810型材料试验机上测量两种合金的平面应变断裂韧度,分别得到ZL108合金的KIC=(18.9±0.6)MPa·m1/2,ZL108 Ti的KIC=(20.0±0.5)MPa·m1/2.试验结果经t分布的显著性检验确认:电解加钛改进了ZL108合金的断裂韧性.金相分析进一步揭示了电解加钛细化晶粒,使ZL108合金增韧的微观机理.     

淮南煤矸石电解制备Al-Si-Ti合金的研究

对淮南煤矸石低温焙烧酸浸脱杂并电解制备Al—Si—Ti合金进行了研究,结果表明:采用该工艺生产Al—Si—Ti合金切实可行,关键在于煤矸石中杂质的去除.焙烧温度是影响脱杂的主要因素,在300～500℃之间能取得最佳效果,脱杂煤矸石在实验电解槽内能全部被还原并共同沉积形成合金.     

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·     

Ti和C对铝晶粒细化的作用

为在高纯铝(99.99％)中获得细小的等轴晶组织,铁的加入量必须达到包晶反应的最低成分0.15％Ti。然而在工业纯铝(99.7％)中存在的杂志元素显著降低了得到同样细小晶粒所必须的钛含量。以新开发的Al-Ti-C中间合金的形式加入到Al99.7中的TiC使得α—Al在TiC基本上生核得以实现。     

我院1989年～1991年自然科学获奖项目

王家乃、张自铭、周瑞铭等:“在铝电解槽中添加高钛渣直接生产铝钛合金的研究”获89年省教委科技进步三等奖。周瑞铭等:“在铝电解槽中添加二氧化锰直接生产铝锰合金的研究”获89年省教委科技进步二等奖,省经委优秀新产品三等奖。     

电解法生产低钛铝合金的可行性研究

研究了电解质中加入少量TiO2生产低钛铝合金的可行性并进行了工业化生产试验.结果表明,在电解质中添加少量TiO2对电解槽工艺参数没有影响;Ti对合金晶粒尺寸具有明显的细化效果;电解法生产低钛铝合金在理论上和生产上都是可行的.     

C与Al-Ti合金的浸润与反应

Al- Ti- C中间合金是近十几年来发展起来的一种较好的铝晶粒细化剂 .但由于液态铝与石墨的浸润性很差 ,Al- Ti- C中间合金的生产很困难 .通过石墨预热、搅拌等方法向 Al- Ti合金熔液中加入石墨粉 ,使 C进入 Al合金并与 Ti反应是可行的 .SEM与 TEM研究结果表明了 Ti与 C反应的全过程 ,Ti与 C反应的产物是 Ti C     

Al元素对Ti-Si共晶合金恒温氧化行为的影响

采用真空非自耗电弧炉制备了不同Al质量分数的Ti—Si共晶合金,研究了合金在800℃下的恒温氧化行为.结果表明:添加合金元素Al使得合金的800℃氧化动力学曲线偏离了Ti—Si共晶合金的立方规律,接近于抛物线规律;适量的元素Al可显著提高Ti—Si共晶合金的抗氧化性能.     

钛铝金属粉末间的偏扩散成孔作用

本文论述了混合的Ti粉和Al粉压坯在不同温度和不同阶段烧结处理,Ti粉和Al粉接触状态下的扩散成孔过程及成孔规律;指出了Al原子通过TiAl_3相层扩散进入Ti点阵,Ti粒内层生长、结果使Al粒消失,留下空穴,钛粒膨胀,烧结坯内孔隙增加且大于体积增加。本文还列出所研制的一种孔隙度达21%～61%,抗压强度达16～400N/mm~2的铝钛多孔材料。     

铝元素的添加对铜（锆）基非晶形成能力的影响

采用铜模铸造的方法制备Cu50Zr40Ti10、Cu47.5Zr47.5Al5(Cu50Zr40Ti10)100-xAlx(x=2、4、6、8、10)几种合金,X射线衍射(XRD)实验检验Cu50Zr40Ti10、Cu47.5Zr47.5Al5和Cu49Zr39.2Ti9.8Al2三种合金样品为完全非晶态 .对样品进行差示扫描量热分析(DSC)考查三种大块非晶合金的非晶形成能力,以及Al的添加对非晶形成能力的影响.结果表明:Cu47.5Zr47.5Al5大块非晶合金的非晶形成能力要高于Cu50Zr40Ti10和Cu49Zr39.2Ti9.8Al2两种大块非晶合金的非晶形成能力,在Cu50Zr40Ti10大块非晶合金中添加了原子分数为2%的Al后提高了非晶形成能力.     

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.     

采用铝热自蔓延法制备低氧高钛铁合金

以金红石、钛精矿和Al为原料采用铝热自蔓延法制备出低氧高钛铁合金。研究不同反应体系的相关热力学,考察配铝量对铝热自蔓延熔炼效果的影响,采用XRD,SEM以及化学分析等技术对高钛铁合金进行表征。研究结果表明:反应体系的绝热温度大于1 800 K,反应能自我维持进行;铝还原TiO2反应的单位质量热效应较低,铝还原铁氧化物反应的单位质量热效应较高;合金主要由TiFe2,Fe,TiO2和Al2O3等相组成,氧化物夹杂相的存在是合金中氧含量高以及合金微观缺陷存在的直接原因;合金中氧含量最低为2.62%;钛、铝、铁和硅质量分数分别为61.58～66.27%,4.05%～9.20%,16.15%～20.53%及2.78%～3.82%。     

液态金属和合金对人造金刚石的浸润性研究

本文用显微镜和扫描电镜,研究了金属与合金对小颗粒人造金刚石浸润角的测定方法。研究了非过渡族非碳化物形成元素(Cu、Sn、Pb、Al、Ag)及CuSn合金,对小颗粒人造金刚石的浸润性能。同时研究了在Cu、Cu—Sn合金中加入过渡族碳化物形成元素Ti时,对浸润角的影响,证实了浸润角随含钛量增加而减小的规律。     

用高炉钛渣冶炼钛硅合金的研究

介绍了用直流电热法从攀钢高炉钛渣中冶炼钛硅合金的工艺。研究了电硅热法冶炼钛硅合金时渣中ＴｉＯ２的还原贫化规律和直流电对钛硅合金冶炼的作用，用直流电硅热法可生产含Ｔｉ２０％左右的钛硅合金，钛回收率小于６０％．开发了直流电硅铝热法生产钛硅合金工艺，采用直流电硅铝热法可生产含Ｔｉ＞３０％、Ｓｉ＜３５％的钛硅合金，钛回收率大于８０％，铁硅合金可部分取代钛铁用于炼钢，还原残渣可用于制水泥。     

稀土对铝钛硼中间合金组织及细化性能的影响

采用氟盐铝热反应法制取不同稀土含量的Al-Ti-B-RE中间合金,并对其微观组织和细化效果进行了分析,讨论了稀土元素对Al5Ti1B组织及性能的影响。X射线衍射及能谱分析证明:稀土元素和TiAl3结合生成了Ti2Al20RE,同时TiAl3尺寸减小、数量减少;TiB2尺寸、形态不受影响,但分布更加均匀弥散。细化效果试验表明稀土元素确实可以提高Al5Ti1B中间合金的细化效果。在5Ti1B系Al-Ti-B-RE中间合金中,稀土元素的最佳质量分数为3.53%,此时能取得最理想的微观组织和细化效果。     

用铸造法制造Al—Pb合金轴承

用铸造法加激冷技术成功地制造了Al—8%Pb—1%Cu 合金轴承坯.用扫描电镜观测了铸态Al—Pb合金的金相组织和断口形貌,用电子探针微区分析观测了Fe-Al合金层的成分和厚度.研究了冷却速度对铅的分布和Al—Pb合金与钢背的结合强度的影响.研究结果表明:在复有纯铝的钢背上直接浇注Al—Pb合金,冷却速度控制在90～110℃/s时,可以得到性能良好的铝铅合金轴承.     

Al3Ti及其L12型变异合金的制备

以Al、Ti、X（X=Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu等）高纯度粉末为原料，以高能球磨机和真空热处理炉为设备，将原料按Al3Ti或Al3Ti—X合金化学计量比配合，添加少量过程控制剂，适当控制转速、球料比，磨球直径等球磨工艺参数，在氩气保护下球磨30h后，在真空热处理炉中经过600～800℃低温热处理，成功制备出了Al3Ti及其L12型变异合金。该方法制备的合金纯度可达95％以上，而且简单易行，经济高效。可望实现Al3Ti合金的工业化生产。