真空碳热还原法制备高纯TiB2粉末

在对碳热还原反应TiO2＋B2O3＋5C→TiB2＋5CO↑进行热力学计算的基础上，采用真空碳热还原TiO2和B2O3的方法，制备出了纯度达99．34％的TiB2粉末。研究结果表明：采用真空碳热还原法制取TiB2粉末可降低实际反应温度200℃左右；真空环境是保证获得高纯TiB2粉末的重要条件IC还原剂的适当过量能显著提高产物TiB2的纯度。     

钛精矿碳热还原制备碳氮化钛的研究

以钛精矿和石墨为原料,在氮气气氛下通过碳热还原法制备出碳氮化钛(Ti CN)粉体。结合XRD、SEM、化学成分分析和TG-DSG综合热分析研究了配碳量及反应温度对钛精矿碳热还原进程的影响。研究结果表明,配碳量的增加影响逐级还原反应温度以及反应总失重,当配碳量达到23%时碳氮化钛产物中出现游离碳。钛精矿碳热还原过程中铁氧化物优先还原,钛氧化物经逐级还原形成Ti CN,还原顺序为Ti O2→Ti4O7→Ti3O5→Ti N→Ti(C,N,O)→Ti CN。得到的碳氮化钛粉体呈微米级不规则形状。     

空气气氛下钒钛铁精矿碳热还原制备Fe-Ti(C,N)复合粉末

以钒钛铁精矿和煤粉为原料,在空气气氛下通过碳热还原法制备Fe-Ti(C,N)复合粉末。通过还原产物X射线衍射分析,对空气气氛下还原温度和配碳量对钒钛铁精矿碳热还原的反应过程以及物相演变进行了研究。结果表明,随着温度的升高,反应过程中的物相演变过程为:Fe_3O_4→Fe,Fe TiO_3→Fe Ti_2O_5→Ti_4O_7→Ti_2O_3→Ti(C,N),配碳量是使反应体系处于气相平衡的关键因素。在配碳量25%时,体系内CO、CO_2和N2的分压不能达到平衡或维持反应平衡的时间很短,钒钛铁精矿不能被还原或只能部分被还原为Ti(C,N)。在还原温度1 500℃,还原时间30 min,配碳量30%的条件下,还原产物中Ti C_(1-x)N_x的颗粒尺寸约为3μm,Ti C_(1-x)N_x的C/N值为0.491 5,x=0.67。     

真空碳热还原制备碳氧钛的动力学研究

采用非等温固相模型对碳热还原TiO2历程和动力学条件进行研究。结果表明,真空碳热还原TiO2可分为四个阶段,第一阶段(1 373~1 523K)主要物相为C和TinO2n-1(n≥5),第二阶段(1 523~1 673K)主要物相为C、TiC0.5O0.5和TinO2n-1(2≤n≤4),第三阶段(1 673~1 833K)主要物相为C、Ti2O3和TiC0.5O0.5,第四阶段(1 833~1 973K)主要物相为TiC0.5O0.5;第一阶段动力学方程为α2=kt,受一维扩散控制,表观活化能为113.55kJ/mol,第二阶段动力学方程为(1-α)-1-1=kt,受二级化学反应控制,温度对还原率影响较大,表观活化能为303.36 kJ/mol,第三阶段动力学方程为2[(1-α)-1/2-1]=kt,受1.5级化学反应控制,还原剂不足对反应影响较大,表观活化能为53.93kJ/mol,第四阶段动力学方程为1-2α/3-(1-α)2/3=kt,受三维扩散控制,物料疏松成为晶核长大的限制环节,表观活化能为99.22kJ/mol。     

利用铁尾矿合成Si3N4粉的实验研究

在热力学分析的基础上,以铁尾矿和碳黑为原料,采用碳热还原氮化法合成了 Si3N4粉.利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)等技术测定了产物的相组成和显微结构,研究了合成温度为1 450℃,恒温时间8 h,N2流量600 mL/min条件下原料组成(配碳比(C和SiO2摩尔比))对合成过程的影响.结果表明,配碳比对合成过程的影响非常显著,在实验条件下配碳比为2最佳.当配碳比小于2时,随配碳比的增加,产物中Si3N4相迅速增加;当配碳比大于2时,随配碳比的增加,产物中Si3N4相开始减少,而SiC相逐渐增多.配碳比为2时,产物中Si3N4晶粒多为等轴柱状或短棒状β-Si3N4.     

碳热还原法制取Ti(C,N)的热力学原理

分析了以TiO2为原料，用碳热还原法制取Ti（C，N）的热力学原理。结果表明钛氧化物的还原是逐级进行的，反应过程伴随着相变，当TiO2粉末和C粉末均匀混合时还原碳化反应主要依赖于CO／CO2传质的气固反应，当TiO2颗粒表面被C包膜时主要是碳和钛氧化物之间的固固反应，当TiO2粉末和C粉末混合压球时则两种反应机理均有。升高温度有利于还原进行，钛氧化物的开始还原温度随气相中的CO分压降低而降低。Ti（C，N）中的C，N含量取决于温度和N2压力。     

FeTiO3--Fe2 O3固溶体等温碳热还原

基于粉末煅烧技术合成FeTiO₃和FeTiO₃-Fe₂O₃固溶体体系,在热力学分析的基础上,选取1150℃,以固溶体合成物为原料研究FeTiO₃-Fe₂O₃固溶体体系等温碳热还原过程,并采用X射线衍射仪和扫描电镜-能谱仪对还原产物进行系统分析.研究结果表明:合成产物内部成分均匀.钛铁矿的摩尔分数x越小,xFeTiO₃-(1-x) Fe₂O₃固溶体碳热还原反应越易进行,并且反应速率最大值越大.在反应初期,假板钛矿相(FeTi₂O₅-Fe₂TiO₅(Fe₃Ti₃O₁₀))作为过渡相一直存在,至金属Fe和钛铁晶石Fe₂TiO₄生成后逐渐消失.      

偏钒酸铵一步法制备氮化钒研究

在热力学计算基础上,通过热重—差热试验的分析,对偏钒酸铵碳热还原制备氮化钒的过程进行了探索,研究了原料配碳比和反应温度对产物物相和成分的影响。结果表明,配碳比为理论碳比时氮化产物氮含量最高,碳含量随着配碳比增加而升高。一步法制备氮化钒的过程是钒氧化物的碳热还原和氮化同时进行的耦合反应。     

钛、钨氧化物碳热还原-碳化的热力学和热分析

为了研究采用TiO₂、WO_2.72和炭黑粉末为原料,在惰性气氛下通过碳热还原-碳化制备(Ti,W)C固溶体的过程机理,采用HSC Chemistry热力学分析软件、热重和差示扫描量热分析方法,对物相的演变过程进行分析。结果表明,因球磨导致原料反应活性升高、气-固反应共存等,实际的反应起始温度低于热力学计算值。随温度升高,TiO₂和WO_2.72分别按TiO₂→Ti₄O₇→Ti₃O₅→Ti2O₃→TiO→TiC和WO_2.72→WO₂→W→W₂C→WC的转变顺序被还原并碳化。为了加速反应的动力学进程,通过碳热还原-碳化制备(Ti,W)C固溶体的最终温度应在1400℃以上。     

三氧化二铋碳热还原反应的动力学

由于铋元素密度较大,在工业硅碳热还原冶炼过程中容易沉淀,导致冶炼所得工业硅中杂质分布不均,质量下降,因此研究铋在碳热还原反应中的动力学行为,为工业硅冶炼中铋含量的控制提供理论指导具有重要意义。通过热重分析方法研究了不同碳质还原剂对铋氧化物（三氧化二铋）碳热还原的影响。结果表明,石油焦相较于石墨活性更高,石油焦作还原剂具有更好的还原性能。对不同温度下三氧化二铋还原熔炼产物进行了物相分析,其还原反应产物物相转变顺序为：Bi2O3→Bi2O2.5→Bi。通过热重分析法研究了不同升温速率下三氧化二铋碳热还原反应动力学,应用等转化率法、Kissinger法和?atava-?esták法进行动力学分析,得到三氧化二铋碳热还原反应平均表观活化能E0=142.41 kJ/mol,指前因子A0=2.96×109 s-1;反应机理属于相边界反应,对应的动力学方程微分形式为3(1—α)2/3。     

影响超低碳钢碳含量检测的几个因素

从标样、取样和试样和加工几个方面分析了影响超低碳钢碳含量检测的因素,标样和试样处理的差异使分析的结果产生偏差,造成碳含量异常的主要原因是试样不良,因此减少试样不良是提高试样代表性的主要措施。用钻屑分析ＲＨ碳含量可提高与中间包碳含量的可比性。     

控制高碳钢中心碳偏析的工艺实践

针对方坯连铸过程中产生的连铸坯中心偏析问题,日钢第一炼钢厂采取了一系列控制措施,如减少钢液成分波动、降低中间包内钢液过热度、制定合适的拉速和温度匹配制度并保持恒拉速、优化结晶器电磁搅拌参数、控制合适的二冷强度、使用凝固末端电磁搅拌等,使高碳钢铸坯中心偏析明显改善,w[C]≥0.60%的高碳钢中心碳偏析(≤1.5级)合格率100%。     

碳化钛粉中总碳、游离碳的测定

采用化学分离与高频红外吸收碳硫分析仪相结合测定碳化钛粉中的总碳、游离碳，成功地解决了传统的重量法对于低含量碳测定存在较大的误差缺陷，同时使测定时间上大大缩短。该方法的准确性高，分析结果重现性好，同时也扩大了高频红外吸收碳硫分析仪的适用范围。     

铝用炭素工业碳排放核算方法

铝用炭素材料是氧化铝—冰晶石熔盐铝冶炼生产过程中不可或缺的重要材料之一，分为铝用炭素阳极材料与铝用炭素阴极材料，其生产过程中造成大量二氧化碳排放，包括因物理化学反应造成的二氧化碳排放、燃料燃烧造成的二氧化碳排放，以及因能源消耗造成的二氧化碳排放。但现有文献中涉及铝用炭素工业碳排放具体核算的很少，在IPCC国家温室气体清单指南中亦未涉及铝用炭素工业碳排放核算。根据铝用炭素材料具体生产工艺过程中的物料衡算，以物料平衡核算法为主，分别对铝用预焙阳极、铝用石墨化炭阴极生产过程中的碳排放进行了核算，明确了相关核算公式，并选取相关典型数据进行了实际核算。     

C/C复合材料SiC涂层裂纹形貌及分布的研究

由于涂层与C/C复合材料之间热膨胀系数不匹配,当冷却至室温时在高温下制备的抗氧化涂层会产生裂纹,为分析涂层裂纹的组态,通过在碳毡和真空穿刺两种C/C复合材料基体上制备单层、双层SiC涂层来研究涂层裂纹的形貌及分布.利用金相显微镜和扫描电镜观察两种涂层裂纹的形貌和分布,解释了裂纹与涂层所受热应力及基体原有缺陷的关系,利用XRD分析了单层和双层涂层的成分,说明了不同类型SiC结构与涂层裂纹之间的联系.结果表明涂层裂纹分布及裂纹宽度与基体纤维方向有关;随着涂层厚度增大,微裂纹数量减少;基体原有缺陷会导致涂层产生穿透性裂纹.     

连铸复合电磁搅拌对低碳钢碳偏析的影响

20CrMnTi钢(%:0.17～0.23C、0.80～1.10Mn、1.00～1.30Cr、0.04～0.10Ti)300 mm×340 mm铸坯结晶器-末端电磁搅拌(M-EMS,F-EMS)和3段复合电磁搅拌(M-EMS,S-EMS,F-EMS)对铸坯碳偏析影响的试验结果表明,当M-EMS和F-EMS电流分别从2 HZ/250 A和20 HZ/150 A降至2 HZ/100 A和20 HZ/100 A时,铸坯断面碳成分的极差由0.05%降至0.02%;当采用M-EMS为2 HZ/100 A,S-EMS为20 HZ/50 A,F-EMS为20 HZ/100A三段复合电磁搅拌时,铸坯断面碳成分的极差为0.02%,轧材中心疏松由原2段电磁搅拌的1.0～2.0级降至1.0～1.5级,方框形偏析2.0级出现率由9.7%降至0.8%。     

含金属硅的碳砖材料固定碳含量的分析

采用不同方法测定了微孔碳砖、半石墨碳砖等碳素材料中的固定碳含量，结合对砖结构的分析，认为现有的分析标准与方法难以准确测定加有金属硅粉或碳化硅粉碳砖中的固定碳含量，因此在验收类似产品时，作为产品技术指标考核的固定碳含量难以准确测定。     

In situ X-Ray Diffraction Analysis of Carbon Partitioning During Quenching of Low Carbon Steel

In situ X-ray diffraction investigations of phase transformations during quenching of low carbon steel were performed at the European Synchrotron Radiation Facility (ESRF, Grenoble, France) at beamline ID11. A dynamic stabilization of the retained austenite during cooling below martensite start was identified, resulting in an amount of retained austenite of approximately 4?vol pct. The reason for this dynamic stabilization is a carbon partitioning occurring directly during quenching from martensite (and a small amount of bainite) into retained austenite. A carbon content above 0.5?mass pct was determined in the retained austenite, while the nominal carbon content of the steel was 0.2?mass pct. The martensitic transformation kinetic was compared with the models of Koistinen-Marburger and a modification proposed by Wildau. The analysis revealed that the Koistinen-Marburger equation does not provide reliable kinetic modeling for the described experiments, while the modification of Wildau well describes the transformation kinetic.