精炼渣成分对42CrMo钢洁净度的影响

为了研究不同精炼渣对42CrMo钢中洁净度和夹杂物数量、尺寸的影响,采用渣-钢平衡试验和FactSage热力学理论研究了CaO-Al₂O₃-SiO₂-MgO四元渣系对42CrMo钢中洁净度和夹杂物控制的影响规律。结果表明,当初渣碱度(CaO/SiO₂的质量比)和钙铝比(CaO/Al₂O₃的质量比)分别为5和1.8时,能将钢中T.[O]质量分数降至7.5×10-6,同时夹杂物尺寸控制良好,均小于8 μm,在该渣系条件下,42CrMo钢的精炼效果最好;研究还表明,钢中夹杂物成分受渣系影响较大,特别是钢中夹杂物Al₂O₃含量受渣中Al₂O₃活度影响较大,Al₂O₃活度高的精炼渣渣系去除夹杂物Al₂O₃的能力弱,导致此精炼渣系下钢中夹杂物Al₂O₃含量高。     

氧化硼对保护渣中TiO2溶解动力学的影响

含钛钢连铸过程中,部分TiO₂夹杂物进入保护渣,导致渣性能恶化,进而影响铸坯质量。采用旋转法,研究了TiO₂在保护渣中的溶解速率与旋转速度、温度、B₂O₃含量等因素的关系。结果表明,TiO₂在保护渣中溶解速率与棒旋转的角速度的平方根成正比;且在温度升高时,TiO₂在保护渣中的溶解速率有明显的上升;在w(B₂O₃)=0～9%时,随着B₂O₃含量上升,TiO₂溶解速率升高,溶解活化能由162.99降至123.95 J/mol,但B₂O₃含量对溶解速率的影响要明显小于温度的影响。以上研究结果较好阐明了TiO₂在保护渣中的溶解机理,为含钛钢连铸过程提供一定的参考。     

含B2O3钙铝基连铸保护渣剪切变稀特性

为兼顾钙铝基连铸保护渣在结晶器弯月面上下方不同剪切速率区域的冶金功能,从非牛顿流体特性角度出发,研究了CaO-Al₂O₃-Li₂O-B₂O₃保护渣的剪切变稀特性。结果表明,在剪切稀化温度区间内,随着温度的降低,保护渣剪切变稀特性逐渐增强。在钙铝基保护渣中,B₂O₃对剪切变稀特性具有明显的抑制作用,该作用与其在硅酸系保护渣中的作用明显相反。在1 300 ℃下,B₂O₃质量分数由4%提高至6%时,保护渣剪切变稀特性逐渐减弱。当B₂O₃质量分数提高至8%时,保护渣转变为牛顿流体,剪切变稀特性消失。     

碱度与BaO含量对保护渣理化性能的影响

为获得适用于高拉速薄板坯生产的高结晶高润滑性保护渣组分范围，综合旋转黏度计、四探针法电导率测定仪、半球点熔点仪、X射线衍射分析仪，研究碱度和BaO质量分数对保护渣理化性能的影响规律。试验结果表明，保护渣碱度提高，熔点、转折温度、开始析晶温度、析晶比例均呈现先降低后升高的规律，而高温黏度变化较小，其中，转折温度和析晶比例分别在碱度为1.65和1.55时达到最低值；析晶矿相中枪晶石Ca₄Si₂O₇F₂矿相析出量减少，Ca₅MgSi₃O₁₂和CaF₂矿相析出量增加。当碱度相同时，保护渣中BaO质量分数增加，熔点略微降低；高温黏度呈现小幅波动；转折温度先降低后升高，在BaO质量分数为6%时最低；开始析晶温度降低，且开始析晶温度越来越接近转折温度。综合而言，碱度为1.65、BaO质量分数为6%的保护渣最有利于润滑和传热的协调控制。     

含钛夹杂物对连铸保护渣性能的影响

含钛钢连铸过程中析出氮化钛夹杂,并参与渣-金界面反应,严重恶化传统含钛钢连铸保护渣的理化性能。研究了不同含量的TiN和TiO₂对不同碱度保护渣的熔点、黏度、结晶比例以及凝固温度等性能的影响规律。测试结果表明,TiN对CaO-SiO₂基保护渣的性能影响最大,随着渣中TiN含量的升高,保护渣的黏度、结晶比例和凝固温度大幅度升高;当TiN质量分数大于5%时,熔点大幅升高。TiO₂对CaO-Al₂O₃基保护渣的性能影响最大,当TiO₂质量分数小于4%时,可小幅度降低保护渣的黏度和凝固温度;当TiO₂质量分数大于10%时,渣中钙钛矿成为主要析出物相,熔渣的性能严重恶化,影响对坯壳的润滑作用。通过对比3种不同碱度的基础渣发现,CaO-SiO₂-Al₂O₃基保护渣具有较好吸收含钛夹杂物的能力。     

电工钢钢包渣结壳问题分析

针对电工钢生产过程中钢包渣结壳的现象,与不结壳渣进行对比,从物质的组成,物相和黏度等3个方面进行了分析。结果表明,随着温度的降低,炉渣中析出大量的高熔点物相如MgO、尖晶石(MgO·Al₂O₃)、2CaO·SiO₂等,在炉渣中起到“钉扎”强化作用的同时又能导致炉渣的黏度增加,失去流动能力,从而容易黏附在一起结块成壳。此外,提出了预防钢包渣结壳的有关措施。     

TiO2和Al2O3对CaO-SiO2-CaF2基础焊接渣系熔化特性的影响

研究了TiO₂和Al₂O₃对CaO-SiO₂-CaF₂基础焊接渣系黏度、熔化温度、表面张力等熔化特性的影响，并利用XRD和拉曼光谱分析四元焊渣的物相和结构特征.结果表明，TiO₂含量增加会显著降低焊接熔渣黏度、熔化温度及表面张力，提升熔渣流动性；Al₂O₃含量增加会使焊接熔渣黏度、熔化温度及表面张力先略有升高后明显降低.CaO-SiO₂-CaF₂-TiO₂和CaO-SiO₂-CaF₂-Al₂O₃四元焊渣完全熔化后，其黏度均在0.2 Pa·s以下，继续升温对黏度无显著影响，低于熔化温度后，焊渣随温度降低迅速凝固，呈明显的短渣特性.经XRD和拉曼光谱分析可知，四元焊接熔渣中主要含具有硅酸盐网络结构的Ca₄Si₂O_...     

不同活化方式对拜耳法赤泥中铝、硅浸出性能的影响

本文针对拜耳法赤泥在碱激发条件下所含铝、硅相溶出率低,无法满足制备地聚物所需[AlO₄]和[SiO₄]单体的问题,提出分别采用微波活化、焙烧活化和机械活化的方式对赤泥进行活化处理。主要研究了不同活化方式对赤泥中Al₂O₃、SiO₂浸出率的影响,并探讨了三种活化方式中赤泥的物相转变及活化机理。结果表明,微波活化温度为800℃时,赤泥中SiO₂和Al₂O₃的浸出率最高,分别为0.54%和25.1%;焙烧活化在400和1 200℃时SiO₂和Al₂O₃浸出率最高,分别为0.42%和23.3%;而机械活化对赤泥中Al₂O₃和SiO₂的活性提升效果不显著,Al₂O₃和SiO₂的最高浸出率仅为2.32%和0.63%。赤泥活化过程X...     

以Si-CaO/Al2O3-Si为连接层的C/C复合材料扩散连接接头微观组织及其剪切强度

CaO/Al₂O₃用于SiC之间的扩散连接，具有接头强度高、连接可靠等优点，但CaO/Al₂O₃与C/C复合材料的润湿性差，不宜直接用于C/C复合材料的扩散连接。为解决C/C复合材料难以焊接以及连接接头强度较低的问题，本文采用Si-CaO/Al₂O₃-Si复合夹层作为连接层，对C/C复合材料进行扩散连接，通过Si与C/C在高温下反应生成SiC以及SiC与CaO/Al₂O₃之间的相互作用，获得高强度接头。结果表明，随着保温时间的延长，接头的剪切强度先升高后下降。1500℃保温90 min的接头，剪切强度达到38.17 MPa，连接接头内部形成“富Si的过渡层-中间层-富Si的过渡层”对称结构，接头中生成的物相主要包含SiC以及由Al₂SiO₅、SiO₂、CaAl₄O₇等构成的复合玻璃相，剪切断裂主要发生在C...     

BaO对CaO-Al2O3基保护渣熔化温度、结晶及微观结构的影响

CaO-Al₂O₃基保护渣在解决高铝钢连铸过程渣-金反应性问题中展现了巨大潜力,但仍存在结晶能力过强、熔化温度偏高等问题。因此,研究了BaO对CaO-Al₂O₃-CaF₂-B₂O₃-Na₂O-Li₂O-MgO多元渣系熔化温度、结晶行为和微观结构的影响。研究结果表明,BaO的加入降低了渣系软化温度和熔化温度,随着BaO含量的增加,降低程度减弱;BaO的加入使渣系结晶相由Ca₁₂Al₁₄O₃₃和Ca₃B₂O₆ 2相共同析出转变为Ca₁₂Al₁₄O₃₃、Ca₃B₂O₆和BaAl₂O₄ 3相共同析出,且随着BaO 的增加,渣系结晶温度降低,结晶能力减弱;Ba2+对[AlO₄]5-具有较强电价补偿效应,使其能够稳定存在,Al-O网络结合更为紧密,游离O2-难以进入孔隙中破坏桥氧链接,从而导致网络聚合度轻微升高,原子扩散能力降低,提高了结晶动力学势垒,抑制了结晶。     

Thermodynamic properties and phase diagrams of the binary systems B2O3–Ga2O3, B2O3–Al2O3 and B2O3–In2O3

We calculated the binary phase diagrams B₂O₃–Ga₂O₃, B₂O₃–In₂O₃ and B₂O₃–Al₂O₃, and the Gibbs energy of formation of the binary compounds, using experimental liquidus data. The B₂O₃–Ga₂O₃ system is of industrial importance, because liquid B₂O₃, in which Ga₂O₃ is not very soluble, is used to protect GaAs during growth of single crystals of GaAs. During recovery of noble metals B₂O₃ is added to slags containing Al₂O₃ to lower the melting point and the viscosity. The B₂O₃–In₂O₃ system is of much less importance to industry. In all three systems we have a liquid miscibility gap, and also solid binary compounds, none of which melt congruently. The miscibility gaps are not surprising, because even in the B₂O₃–Bi₂O₃ system where four congruently melting compounds are present, a liquid miscibility gap exists close to B₂O₃.     

激光重熔对Al2O3-40% TiO2等离子喷涂层耐冲蚀性能的影响

利用等离子喷涂方法制备Al₂O₃-40% TiO₂涂层,对涂层进行激光重熔处理.分别对等离子喷涂层和激光重熔涂层进行耐冲蚀磨损性能试验,研究了激光重熔对Al₂O₃-40% TiO₂等离子喷涂层耐冲蚀性能的影响.结果表明,激光重熔消除了Al₂O₃-40% TiO₂等离子喷涂层的层状结构,使得等离子喷涂层中γ-Al₂O₃转变为α-Al₂O₃,形成了α-Al₂O₃+TiAl₂O₅稳定结构.激光重熔后的涂层组织致密均匀、硬度高,具有冶金结合特征,使得耐冲蚀性能得到极大提高,其磨损特征为冲蚀粒子冲击作用下产生的裂纹、破碎与块状剥落.     

采用Au基钎料真空钎焊Al2O3陶瓷

首先选用AgCuTi活性钎料在880℃/10 min参数下对A1₂O₃陶瓷表面进行金属化处理,之后尽量去除金属化层中的AgCu共晶组织,然后选用两种Au基高温钎料在980℃/10 min参数下对金属化后的A1₂O₃进行了钎焊连接.结果表明,在Al₂O₃/Au-Ni/Al₂O₃接头中靠近Al₂O₃母材的界面处生成一层薄薄的扩散反应层,该反应层主要由TiO₂和Al₂O₃组成;在Al₂O₃/Au-Cu/Al₂O₃接头中同样存在扩散反应层,与前者不同的是,接头中检测到Ti-Au相的存在.分别对Au-Ni和Au-Cu两种钎料获得的Al₂O₃接头进行了抗剪强度测试,前者对应接头强度为95.5 MPa,后者对应接头强度达到102.3 MPa.     

B2O3含量对SiO2–B2O3–Al2O3–Na2O系陶瓷结合剂结构与性能的影响

制备不同B₂O₃含量的SiO₂–B₂O₃–Al₂O₃–Na₂O系玻璃试样和陶瓷结合剂试样,利用电子多功能实验机、扫描电镜、显微硬度仪、平面流淌法、热膨胀系数测试仪等分别测试不同玻璃试样的密度和显微硬度,陶瓷结合剂试样的抗折强度、微观形貌和热膨胀系数等,并用X射线衍射仪、傅里叶变换红外光谱仪对陶瓷结合剂的结构和成分变化进行分析。结果表明:将B₂O₃引入陶瓷结合剂中可有效降低其烧结温度,提高其热稳定性并调节其热膨胀系数等。在陶瓷结合剂中加入摩尔分数为15%的B₂O₃时,其样条抗折强度最高为78.11 MPa,密度和硬度最高分别为2.45 g/cm3和856 MPa,且该陶瓷结合剂的热膨胀系数与金刚石最匹配。X射线衍射分析结果表明陶瓷结合剂是典型的玻璃相结构,且对磨料有良好的包覆效果。      

Subsolidus phase relations in the ZnO–MoO3–B2O3, ZnO–MoO3–WO3 and ZnO–WO3–B2O3 ternary systems

The subsolidus phase relations in the ZnO–MoO₃–B₂O₃, ZnO–MoO₃–WO₃ and ZnO–WO₃–B₂O₃ ternary systems have been investigated by the means of X-ray powder diffraction (XRD). There is no ternary compound in all the systems. There are five binary compounds and five tie lines in the ZnO–MoO₃–B₂O₃ system. This system can be divided into six 3-phase regions. There are three binary compounds and three tie lines in the ZnO–MoO₃–WO₃ system. This system can be divided into four 3-phase regions. There are four binary compounds and four tie lines in the ZnO–WO₃–B₂O₃ system. This system can be divided into five 3-phase regions. The possible component regions for ZnO single crystal flux growth were discussed. The phase diagram of Zn₃B₂O₆–ZnWO₄ pseudo-binary system has been constructed, and the result reveals this system is eutectic system. The eutectic temperature is 1007 °C and eutectic point component is 70 mol% Zn₃B₂O₆.