常温固化TiB2涂层阴极抗钠渗透性

采用自行研制的改进型Rapoport钠膨胀测定仪,分别测定半石墨质阴极和不同TiB2含量的常温固化涂层阴极材料的钠膨胀率.当试样电解后,用扫描电镜观察试样径向剖面形貌,用X射线能谱仪检测试样径向剖面的元素分布.研究结果表明:TiB2涂层阴极的钠膨胀率小于半石墨质阴极的钠膨胀率;随着涂层中TiB2含量的增加,涂层阴极的钠膨胀逐渐减缓,最终钠膨胀率逐渐减小;TiB2含量为60%的涂层阴极的最终钠膨胀率最小,约为半石墨质阴极的最终纳膨胀率的60%;在电解初期,渗透进入TiB2涂层阴极的钠主要集中在涂层中,TiB2涂层本身也是钠渗透进入碳素阴极的阻挡层;常温固化TiB2阴极涂层能提高基体碳素阴极材料抗钠渗透性,减小钠膨胀危害,降低阴极破损率.     

低温电解质[K3AlF6Na3AlF6]-AlF3-A12O3熔体中TiB2-C复合阴极的耐腐蚀性能

采用模压-焙烧技术制备沥青、呋喃、酚醛和环氧基TiB2-C复合阴极,研究其在[K3AlF6/Na3AlF6]-A1F3-Al2O3 熔体中的低温电解腐蚀行为.研究结果表明:TiB2-C复合阴极均有着良好的铝液润湿性;沥青基TiB2-C复合阴极耐腐蚀性能较差,其腐蚀率和碱金属(K和Na)渗透速率分别为8.09 mm/a和10.6 mm/h:相比之下,酚醛基TiB2-C 复合阴极的耐腐蚀性能最好,其腐蚀率和碱金属的渗透速率分别为3.05 mm/a和4.72 mm/h,分别比沥青基TiB2-C 复合阴极下降62.3%和55.5%;树脂基TiB2-C复合阴极的抗碱金属渗透能力较好,其中又以酚醛基TiB2-C复合阴极的抗碱金属渗透能力最强;树脂黏结剂的使用可以在一定程度上改善TiB2-C复合阴极的耐腐蚀性能.     

TiB2复合阴极涂层的高温电阻率

采用自行研制的高温电阻测试仪,分别测定电极石墨和不同TA含量形稳粒子增强剂的TiB2复合涂层的电阻率.研究结果表明:在960℃时,不添加TA的TiB2复合涂层的电阻率为30.3 μΩ·m,比国家标准对铝电解用半石墨阴极碳块的电阻率的要求值低,可以用于实际生产;添加TA会使TiB2复合阴极涂层的高温电阻率增大,TA最大添加量不能超过6%.     

TiB2镀层制备及其耐腐蚀性能研究

介绍了采用K2TiF6-KBF4-KF-KCl-LiF熔盐体系在石墨基体上电沉积制备TiB2镀层的工艺方法,其电解质组成(质量分数,%)为K2TiF615,KBF424,KF48,KCl 8,LiF5,电沉积温度为820℃,电沉积时间为3 h,电流密度为0.7 A/cm2.将所制TiB2镀层作为铝电解实验的阴极,在工业铝电解条件下电解4 h,考察了Na和铝电解质对其腐蚀渗透情况.SEM分析结果表明,Na,F,Al等元素渗透到TiB2镀层的石墨基体中的量很少,而由XRD分析结果可知TiB2镀层的石墨基体中有少量的NaF晶体等,可见TiB2镀层未完全阻止Na的渗透,但却在一定程度上减缓了其渗透速率...     

中低温烧结铝电解用TiB2-碳素复合阴极材料

在1000℃以下制备了铝电解用TiB2-碳素复合阴极材料,并检测了其相关的性能;探讨了原料中复合树脂的含量与烧结后材料宏观形貌的关系及TiB2的含量与材料电阻率的关系.研究结果表明:随着原料中复合树脂的含量减少,烧结后材料形变减小;当复合树脂的含量为3.5%时,材料基本不发生形变;TiB2的含量越大,材料的电阻率越小;当TiB2的含量为70.95%时,中低温烧结制备的铝电解用TiB2碳素复合阴极材料的电阻率、体积密度、耐压强度分别为1.45×10-5Ω·m,2.45 g·cm-3,37.7 MPa;抗拉强度、抗热震性(即急热急冷的次数)和平均线性热膨胀系数分剐为4.06 MPa,10次和1.90×10-6℃-1,满足铝电解用可润湿性阴极的要求.     

熔盐电镀制取铝电解用TiB2惰性阴极

采用熔盐电解法在碳阴极上电镀TiB2铝电解用惰性阴极材料,电解温度800℃,电解质组成(质量分数,%)为KCl4.8,KF55.7,K2TiF615.3,KBF424.2,电流密度为0 3A/cm2,电解3h·对制得的镀层做XRD和EMP电子探针形貌分析,实验结果表明,镀层成分为单一的TiB2,无杂相·镀层厚度可达0.2mm,表面平整,分布均匀,与碳基体结合良好,且有金属光泽·说明该电解条件下,Ti和B能够在阴极上共沉积并生成TiB2·     

300kA铝电解槽阴极破损机理研究

研究了300 kA大型铝电解预焙槽的阴极破损机理,电解槽停止运行后通过干法剖炉,现场取样分析与观测,研究阴极炭块破损现象,阴极炭块发生断裂、漏眼,表面存在腐蚀坑.由钠渗透、阴极生成碳化铝、电毛细现象、铝和电解质等向阴极炭块缝隙渗透是造成阴极膨胀开裂的原因.分析了影响槽寿命的因素,认为提高阴极质量,加强电解槽启动初期管理,并通过采用石墨化阴极等新材料新技术,不但可降低炉底压降,形成完好的炉帮,而且有效地提高槽寿命.     

钛金属固体法渗硼新技术

对传统固体粉末法渗硼工艺进行改进,用B4C和无水Na2B4O7代替非晶态硼作为供硼剂,制备出以TiB2为主要成分的表面渗层,并研究了原料成分和反应条件对渗层相结构及厚度的影响.研究结果表明:渗硼剂配料中Na2B4O7和B4C的质量分数比对渗层有很大影响,当w(Na2B4O7)∶w(B4C)=2∶6时,渗层厚度和表面清洁程度等综合性能最优;填充剂Al2O3能导致TiB2渗层脱落,且脱落程度随Al2O3含量的增加而加重;渗层厚度随处理时间的平方根呈线性增加;渗硼层厚度与试验温度的关系为d=aT2 bT c.     

冰晶石-氧化铝熔液向炭阴极渗透的研究

冰晶石-氧化铝熔液向炭阴极的渗透是影响铝电解槽寿命的决定性因素.本文在实验室内研究电极极性、电流密度、添加铝、NaF/AlF_3分子比、阴极材料和反向电解诸因素对于湿润和渗透的影响,进而讨论向炭阴极渗透的机理问题.认为,电毛细现象以及铝和钠的作用均能增进冰晶石-氧化钼熔液对炭阴极的湿润和渗透.着重阐述了电毛细湿润和渗透的概念.     

还原性气氛下铝热还原法制备Al2O3-TiB2复合陶瓷的热力学分析

通过热力学计算,分析还原性气氛下10Al3B2O33TiO2系的反应过程、产物中可能存在的物相以及产物在CO和N2存在条件下的稳定性.计算结果表明,由于CO和N2存在,产物相组成除了TiB2和Al2O3外,可能有TiN,TiC,9Al2O3·2B2O3等存在,AlN,Al4C3,BN,Al2O3·TiO2等存在的可能性很小.高于1788K左右,产物TiB2能够稳定存在.低于此温度,TiB2可能和CO反应.在反应条件下,TiB2能够在N2气氛中稳定存在.     

铝电解TiB2/C复合阴极用煤沥青的无机改性

采用无机粒子改性法在200℃下对煤沥青进行改性,分析无机粒子(Al2O3粒子或TiB2粒子)对改性煤沥青结构与性能以及改性沥青基TiB2/C复合阴极性能的影响。研究结果表明:改性煤沥青的结焦值和软化点比未改性煤沥青均有较大提高。无机粒子的添加进一步提高改性煤沥青的结焦能力,但降低改性煤沥青的软化点,与对比改性煤沥青相比,Al2O3粒子和TiB2粒子改性煤沥青的软化点分别降低4.5℃和2.0℃,结焦值分别提高4.85%和5.35%。经过1 000℃炭化,其残炭率相对于对比试样分别增加3.01%和5.87%。与对比复合阴极相比,Al2O3粒子和TiB2粒子改性煤沥青基复合阴极的密度分别增大0.45%和1.79%,开孔率分别降低5.08%和5.78%,电阻率从52.93μΩ·m分别降低到48.86μΩ·m和49.95μΩ·m,抗压强度从24.21 MPa分别增加到28.78 MPa和28.06 MPa,电解膨胀率分别降低0.10%和0.16%。无机改性粒子均匀地分布于粘结剂煤沥青炭中。     

铝热法合成TiB_2－Al_2O_3系陶瓷原料反应机理

通过Ａｌ，Ｂ２Ｏ３和ＴｉＯ２体系的热力学分析指出了铝热法合成ＴｉＢ２的可能性．通过各种不同条件下反应过程的差热实验、Ｘ射线衍射等实验分析，对该体系的反应机理有了较系统深入的认识，得出：利用Ａｌ，Ｂ２Ｏ３和ＴｉＯ２（锐钛砂）在氩气中以较低的温度可合成出较纯的ＴｉＢ２及Ａｌ２Ｏ３陶瓷原料．     

（Al2O3＋TiB2）／Al复合陶瓷与Al连接的研究

（Ａｌ２Ｏ３＋ＴｉＢ２）／Ａｌ复合陶瓷与Ａｌ连接的研究赵金龙董国峰高钦（大连理工大学铸造工程研究中心１１６０２４）关键词：铝；界面／自蔓延高温合成；（Ａｌ２Ｏ３＋ＴｉＢ２）分类号：ＴＢ３３２利用自蔓延高温合成（Ｓｅｌｆ－ＰｒｏｐａｇａｔｉｎｇＨｉｇ...     

纯钛TA1和钛合金TC4表面固体渗硼

采用固体粉末法分别对基体组织为α-Ti的TA1和基体组织为(α+β)-Ti的TC4钛合金表面进行了渗硼,在偏光显微镜和扫描电镜(SEM)下观察了渗层的形貌,用X射线衍射(XRD)分析了渗层的物相组成.实验结果表明,渗硼温度在850~1000℃范围内,TA1表面渗层为平行于基体表面的多层结构,为Ti3O相和TiB相;当渗硼温度高于920℃时TiB为主要组成并出现了TiB2相,且硼钛化合物的含量随温度升高而增加.当渗硼温度低于1000℃时,TC4表面渗层为Ti3O相和TiB相,在渗硼温度高于1000℃时,渗层为TiB2+TiB晶须结构.渗硼温度高于1000℃是TA1和TC4表面形成硼钛化合物的充分条件.     

添加剂对钛精矿固相碳热还原强化作用的比较

利用热重分析法研究了硅铁、硼砂、碳酸钠三种不同添加剂对钛精矿固相碳热还原行为的影响.对这三种添加剂的TG,DTG,DSC曲线进行分析,结果表明硅铁会使钛精矿在还原过程中的失重率减少;而碳酸钠和硼砂会使钛精矿在还原过程中的失重率增加.三种添加剂都可以使达到最大反应速率时的温度降低.碳酸钠和硼砂可以显著提高其最大反应速率,分别提高了013%/min和018%/min;硅铁使最大反应速率降低.其强化还原机理为硅铁为反应提供一定热量,提高了反应体系的温度;硼砂促进还原过程中反应物的传输;碳酸钠可以增强碳的气化反应.     

Sb2O3对十二烷基硫酸钠的吸附及其悬浮液稳定性

本文研究了十二烷基硫酸钠（ＳＤＳ）在Ｓｂ２Ｏ３／Ｈ２Ｏ界面上的吸附及其对Ｓｂ２Ｏ３县浮液稳定性的影响．结果表ＳＤＳ在Ｓｂ２Ｏ３／Ｈ２Ｏ 界面上的吸附为Ｓ型；ＳＤＳ浓度低时，Ｓｂ２Ｏ３县浮液产生絮凝作用，稳定性大大降低，而ＳＤＳ浓度增大后，Ｓｂ２Ｏ３县浮液稳定性显著提高．用表面活性剂两阶段吸附模型进行了热力学计算     

(TiB_2+Al_2O_3)增强铝基复合材料的制备工艺

将TiO2和B2O3原料混合后加入铝熔体,采用原位反应的方法,使其与铝液发生反应,制备出(TiB2+Al2O3)双相增强铝基复合材料.研究反应物加入量、反应时间、搅拌强度对复合材料的组织形貌产生的影响.结果表明,反应物加入体积分数为20%,反应时间为20 min,较大搅拌强度条件下原位生成的增强颗粒明显增多,晶粒细小,分布均匀.     

铬酸钠溶液酸化过程研究

基于离子平衡和溶液电中性原理,对Na2O-CrO42--/Cr2O72--SO42--H2O系中的铬酸钠溶液酸化过程进行理论计算.理论计算结果表明;铬酸钠转化率随溶液pH降低而呈“S”形增大,且增大铬酸钠浓度或降低溶液温度有利于铬酸钠的转化.在酸化纯铬酸钠溶液和工业铬酸钠溶液时,铬酸钠转化率的变化规律与理论计算结果一致,溶液pH从7.8降低至5.5时,转化率从大约10％显著增加至大约93％,此时加入的酸主要促进CrO42-转化为Cr2O72-,与红外光谱变化对应的是880cm-1处CrO42-的Cr＝O弯曲振动的特征峰逐渐变小,在780 cm-1和930 cm-1处Cr2O72-对应的Cr＝O弯曲振动的特征峰逐渐增强;转化率还随Na2SO4浓度的升高而增大,在pH≤2.5时,由于硫酸氢钠的大量生成,转化率测定结果大于100％.     

脉冲YAG激光焊接原位生成TiB_2/ZL101铝基复合材料

采用脉冲激光技术对原位生成TiB2/ZL101铝基复合材料进行焊接,并分析了脉冲频率对焊缝成形及其微观组织、气孔和TiB2粒子在焊缝中分布的影响.结果表明:脉冲激光焊缝成形较好,焊缝内气孔数量较少,焊接后母材中团簇的TiB2粒子变得细小弥散且比母材分布更均匀;当脉冲频率增至200 Hz时,搅拌作用减弱且焊缝内气孔增多,TiB2粒子的弥散分布也相对减弱,激光穿透深度随着脉冲频率的增加而减小;激光焊接时,焊缝呈现出细小的等轴晶组织,在凝固过程中TiB2粒子被界面前沿推移至晶界处,使得其在焊缝内的硬度增加且分布较均匀,焊接后TiB2粒子未与铝基体发生界面反应而保持了对复合材料的增强效果.