熔盐电解SiO2/TiO2制备硅钛合金的研究

采用熔盐电解法通过直接电解SiO2、TiO2混合物料来制备硅钛合金。热力学计算结果表明,在700℃下,SiO2和TiO2的理论分解电压分别为1.28V和1.37V,生成的单质硅和钛在高温下能够自发进行合金化反应,生成硅钛系列合金,且容易倾向于生成稳定合金相TiSi2合金。研究表明,以摩尔比50∶1的SiO2/TiO2混合物料为原料,在等摩尔比的CaCl2-NaCl混合熔盐中,在700℃、2.4V槽电压下,经过5h电解后,制备得到TiSi2/Si合金,微观形貌为粒径0.2~2.5μm的多孔颗粒堆积,单质硅颗粒覆盖在TiSi2合金颗粒表面。     

CaCl_2-NaCl熔盐对电解SiO_2制备Si纳米线的影响

采用熔盐电解法,以SiO_2粉末为阴极原料、等摩尔比的CaCl_2-NaCl混合熔盐为电解质、石墨棒为电解阳极,在700℃、1.8V槽电压下,经过5h电解后,制备得到数微米长、200nm宽的硅纳米线。讨论了电解质对阴极原料SiO_2的影响。在700℃的熔盐中浸泡2h后,原料物相并未改变,而微观形貌由最初的类球形颗粒转变成彼此相连的网状或泡沫状多孔体。SiO_2在电解过程中生成中间产物CaSiO_3,CaSiO_3进一步电解后,生成成了单质硅。     

CaCl2-NaCl熔盐中槽电压对SiO2电还原影响机制研究

以SiO2为原料,采用熔盐电解法制备得到了纳米尺度的单质Si。研究了槽电压对SiO2电还原过程和单质Si微观结构的影响。在槽电压1.7~2.0V范围内,较高的槽电压有利于SiO2的电解还原,在1.8~2.0V槽电压下,SiO2能够被电解完全生成单质Si。当槽电压为1.8V时,电解产物Si的微观结构为40nm左右宽的纳米线;当槽电压为1.9V时,微观结构包括50nm左右宽纳米线和粒径100nm左右的纳米颗粒;当槽电压为2.0V时,微观结构为100~300nm的纳米颗粒堆积。     

CaCl2-NaCl熔盐中La2O3电脱氧反应的电化学研究

采用熔盐电解法研究了La2O3电脱氧反应过程。由电位阶越实验及取样电流电位分析和对电解产物进行X衍射分析表明La2O3的电脱氧反应是可以进行的，La2O3得电子还原为低价脱氧产物LaO，接着LaO作为中间产物与阳极气体Cl结合生成氯氧镧。     

熔盐电解法制备硅纳米线及其生长过程研究

结合熔盐电解法制备了数微米长、200nm左右宽的纳米级硅线。采用预烧结的多孔SiO2粉末为阴极、等摩尔比的CaCl2-NaCl混合熔盐为电解质、石墨棒为阳极,在700℃、1.8V槽电压下通电5h后获得产物单质Si。研究了单质Si在电化学形核及后续生长过程中的微观结构及形貌演变规律,发现在晶体Si电化学形核后逐渐堆积形成"珠串"状结构,构成了硅线的雏形,在高温作用下,该结构继续生长最终形成纳米级硅线结构。     

Cu/Si载氧体氧解耦反应动力学研究

通过机械混合法制备了Cu/Si载氧体并进行了表征,利用热重技术研究了5,10,15和20℃·min~(-1)的升温速率下载氧体的氧解耦反应特性,并采用Coats-Redfern和Starink两种方法进行了动力学分析.载氧体物相组成主要包括CuO和SiO_2,制备过程中Cu-Si的复合化合物未形成;颗粒中CuO和SiO_2交错分布,SiO_2的添加能有效抑制铜氧化物晶粒的长大,避免烧结团聚现象的发生;氧解耦反应达到起始反应温度后,始终维持较高的反应速率直至反应完成;随升温速率的增加,载氧体氧解耦反应起始、终止温度都往高温方向移动,最大反应速率数值逐渐增大.两种方法确定的反应机理函数相同,均为成核和核增长模型R3;Starink法求得的活化能较Coats-Redfern法数值偏大.     

Mg2Cu3Si三元Laves相的燃烧合成

采用机械活化/自蔓延燃烧合成的方法制备了新型Mg2Cu3Si三元Laves相,利用DTA-TG方法对燃烧过程进行了分析,并利用XRD、SEM等分析测试手段对产物进行表征.结果表明:燃烧产物主要为Mg2Cu3Si和MgCu2,晶粒尺寸在53.5～73.9nm之间;燃烧反应的最佳工艺参数为球磨转速150r/min,球磨活化10h,预热温度为260℃;燃烧反应放热温度达700～740℃,烧结体致密度随产物中MgCu2含量的增加而提高;固溶的Cu和Mg原子主要占据Mg2Cu3Si晶格中Si原子的位置,从而引起X射线衍射峰位的左移以及晶格参数偏大;DTA分析表明,过量的Cu提高燃烧反应的初始温度,900℃以下时产物Mg2Cu3Si三元Laves相具有好的稳定性.     

Mo(Si,Al)2粉末材料的机械合金化合成

通过机械合金化由MoSi2,Mo和Al粉末合成了Mo(Si1-x,Alx)2粉末材料,用X射线衍射分析了相的变化和粉末的晶粒度,用扫描电镜观察球磨后的粉末形貌与粒度,并根据Burgio模式估算了生成Mo(Si,Al)2相的球磨能.结果表明MoSi2,Mo和Al混合粉经高能球磨5 h后生成了MoSi2和Mo(Si,Al)2,没有单质粉末剩余,也无Al-Mo中间相产生;球磨40 h后的粉末粒度为亚微米级,晶粒度在21 nm～40 nm之间,Mo(Si,Al)2相的机械合金化合成机理为类自蔓延反应,其生成所需的球磨能量约为15.4 kJ/g.     

C/C-SiC-Cu5Si复合材料的显微形貌及形成过程

以全网胎针刺整体毡为预制体,采用化学气相渗透法增密制备C/C多孔坯体。采用反应熔体渗透法,将Si粉,Ti粉和Cu粉均匀混合,在1 400~1 700℃下制备C/C-SiC-Cu5Si复合材料。利用X射线衍射分析该复合材料的物相组成,用扫描电镜分析其显微形貌。结果表明:C/C-SiC-Cu5Si复合材料由炭纤维,热解炭,β-SiC,TiC和Cu5Si相组成;生成的TiC相主要分布在热解炭周围,Cu5Si分布在TiC周围,而β-SiC弥散分布在Cu5Si基体中;TiC晶粒的形成是Ti原子向C原子扩散的结果,其长大受Ti原子扩散控制。     

CaCl_2熔盐中电解高钛渣/SiO_2复合阴极制备Ti_5Si_3的研究

采用FFC熔盐电解法,在900℃和2.6~3.2V槽电压的条件下,以CaCl2熔盐为电解质电解还原高钛渣/SiO_2复合阴极,成功制备出了Ti_5Si_3合金。通过热力学计算和单因素条件试验探讨了电解时间和槽电压对电解产物的影响。结果表明,在初始阶段反应速率很快,随着中间产物CaTiO_3和CaSiO_3的生成,反应速率逐渐减缓。当槽电压为2.6V时,反应速率缓慢;提高到2.8V后,反应速率有了明显的提升。在900℃、8h、3.2V的条件下制备出的Ti_5Si_3为疏松多孔、粒径为2~5μm的合金粉末。     

Si3N4结合SiC材料在稀土电解槽中的应用及效果

采用Si3N4结合SiC板作为3kA液态下阴极稀土金属电解槽的侧壁材料,进行了实际电解工艺试验,考察了Si3N4结合SiC材料在稀土熔盐电解槽上的使用效果,研究表明,Si3N4结合SiC材料在稀土熔盐中腐蚀较严重,尤其是靠近电解槽阴极位置,由于弥散在电解质中的金属雾和阳极产生的气体加剧了Si3N4结合SiC材料受腐蚀破坏;板材由于受热不均产生了开裂现象,且开裂位置会加剧材料的腐蚀破坏,进一步的分析表明,Si3N4结合SiC材料在稀土熔盐中主要受腐蚀的是含Si3N4的结合相。     

含钛高炉渣在碱熔过程中Ti、Si、Al元素赋存状态的变化

以攀枝花含钛高炉渣为原料,采用氢氧化钠碱熔法分离炉渣中的有价组分,通过对碱熔过程中不同反应阶段所形成的碱熔渣及水浸渣的结构和谱学特征进行分析和表征,研究不同温度条件下原始矿物相及中间产物的化学反应过程,揭示含钛高炉渣碱熔过程中各有价组分赋存状态的变化。结果表明:在碱熔过程中,283℃时,含钛高炉渣中透辉石相结构被破坏,Si~(4+)离子形成Na_2SiO_3可溶性盐和中间产物CaMgSiO_4,随着反应的进行,CaMgSiO_4进一步与NaOH发生反应生成难溶物Na_2CaSiO_4;当碱熔温度升高到296℃时,镁铝尖晶石中Si~(4+)与NaOH反应生成可溶性盐Na_2SiO_3;当碱熔温度为320℃时,钙钛矿晶体结构开始被破坏,Ti~(4+)离子与NaOH作用生成难溶物Na_2TiO_3,经水浸后Na_2TiO_3晶形被破坏,变为无定型结构残留于水浸渣中。     

原料对硅氧化物纳米球形成的影响

以硅、二氧化硅为硅源探讨了水热沉积条件下原料对硅氧化物纳米球形成的影响。实验表明,硅、二氧化硅的混合物在水热沉积硅氧化物纳米球时效果最好,所得纳米球直径小、分布较均匀;仅以硅为原料时所得球状结构尺寸大,直径分布范围宽;仅以二氧化硅为原料时则得不到球状结构。二氧化硅对于硅氧化物纳米球的形成起到了重要作用。     

硅钛摩尔比对熔盐电化学制备硅钛合金的影响

为研究硅/钛摩尔比对熔盐电解制备硅钛合金组分及形貌的影响,以等摩尔比的CaCl2-NaCl熔盐为电解质,通过改变电解原料中硅/钛摩尔比,在槽电压2.4 V、电解温度700℃下电解5 h获得电解产物。结果表明,当硅/钛摩尔比分别为20、25和50时,电解产物均为单质Si和TiSi2合金,微观形貌分别为50~100 nm纳米线和50~200 nm微粒混合、30~50 nm纳米线和100~250 nm微粒以及粒径0.2~2.5μm的块状颗粒。     

转炉炼钢用铁水的硅质量分数分析

转炉炼钢用铁水硅质量分数过高会影响脱磷率,增加脱磷剂及造渣剂的用量,同时硅质量分数还起着调整炉渣碱度的作用,因此,铁水中的硅质量分数既不能过高也不能过低。通过计算脱磷量与渣量的关系,确定了人炉铁水硅质量分数的合理值,为铁水脱硅提供了理论依据,为转炉炼钢提供优质铁水。     

6．5%Si硅钢片制备技术的进展

6．5％Si硅钢片具有良好的电磁性能,是实现电磁设备高效化、节能化、轻便化的理想材料。介绍了6．5％Si硅钢的研究历史,评述了冷轧轧制、快速凝固、薄膜生产工艺、CVD法、粉末轧制法、PCVD法和熔盐电沉积法等制备工艺,以及目前所做的研究工作,指出当前最重要的是研究开发经济高效的制备工艺。     

精炼渣对高锰钢中非金属夹杂物的影响

 为了研究精炼渣对高锰钢中非金属夹杂物的影响，采用渣/钢平衡的试验方法研究了MgO SiO2 Al2O3 CaO系精炼渣对Fe xMn高锰钢(x=10%, 20%)中非金属夹杂物的影响。结果表明，无顶渣情况下，高锰钢中夹杂物主要为MnO类和MnO Al2O3类2类。加入精炼渣后，夹杂物类型发生了变化，主要有 MnO类、MnO SiO2类和 MnO Al2O3 MgO类3类，其中MnO SiO2类数量最多。采用ASPEX扫描电镜对夹杂物的平均成分进行分析，无顶渣时高锰钢中夹杂物的成分主要是MnO，质量分数在95%以上，并含有质量分数为4%左右的Al2O3。加入精炼渣后，夹杂物中MnO质量分数降低，SiO2质量分数显著增加，MgO质量分数增加。热力学计算结果表明，加入精炼渣后，渣/钢间反应4［Al］+3(SiO2)=2(Al2O3)+3［Si］和2［Mn］+(SiO2)=2(MnO)+［Si］的吉布斯自由能均小于零，这说明在本试验条件下，钢液中的［Al］和［Mn］会还原渣中SiO2，生成的［Si］进入钢液，进而与钢液中的［O］结合，导致夹杂物中SiO2增加。     

Crystallization Behavior in Fluoride-Free Mold Fluxes Containing TiO2/ZrO2

  The time temperature transformation (TTT) diagrams of fluoride free mold fluxes containing TiO2/ZrO2 were constructed through the confocal scanning laser microscope (CSLM) technique. It was found that the crystallization temperature of F free mold fluxes containing TiO2 or ZrO2 increases, while incubation time decreases with increasing basicity. The crystallization tendency increases with the zirconia addition in slag melt, as it may be thought that the addition solubility is limited in molten slag and the solid particles act as heterogeneous nucleation sites. Three types of crystal morphologies were observed, corresponding to different crystallization mechanisms. CaSiO3 and Ca3Si2O7 precipitate in the slag with low basicity, and Ca2SiO4 was formed with increasing basicity. The addition of TiO2 promotes the precipitation of CaTiO3. The logarithm of crystal growth rate increased with increasing isothermal temperature, suggesting that the crystal/melt interface reaction is the controlling step in the present experiment.