(Ti,Fe)-Al-C体系钢铁基复合材料的热力学计算与分析

利用溶液热力学理论,研究了(Ti,Fe)AlC体系钢铁基复合材料可能的反应产物的吉布斯自由能变化。热力学实验模型是在FeC熔液中加入钛铁合金(Ti,Fe)和纯铝块,继续加热到1600℃,熔液经过充分混合、反应后随炉冷却到常温。计算结果表明,TiC先于Fe2Ti、Fe3C等相生成,但始终没有Al4C3和TiAl3相产生;体系中TiC的热力学稳定性最高;在凝固过程中,TiC相优先析出,随后可能有Fe2Ti、Fe3C等相析出;铝含量的增加能够促进TiC、Fe2Ti、Fe3C等相的生成。     

碳热还原法制取钽铌合金的某些基础研究

研究了碳热还原Ta_2O_5和Nb_2O_5混合氧化物制取单一相Ta—40％Nb合金的合金化情况;通过还原试验及放气曲线分析、化学、金相、X射线衍射和电子扫描分析与热力学计算,推测了还原过程的主要中间反应,指出了反应的阶段性及温度区间;并对新相Ta_(0.83)O_2的发现与低价氧化物的生成及歧化反应做了理论分析。     

微波碳热还原不锈钢厂电弧炉粉尘的热力学及实验研究

采用微波加热方法进行碳热还原不锈钢厂电弧炉粉尘,并计算粉尘中金属氧化物的理论开始还原温度。结果表明,微波碳热还原不锈钢厂电弧炉粉尘在热力学上可行。实际测量的粉尘中金属开始还原温度比理论计算值低。微波加热物料过程中形成的热点和电弧可能导致局部高温,有利于碳热还原反应的进行。在900℃下,有部分粉尘被还原,随着温度的升高,粉尘的还原程度增大。还原出来的金属相主要以Fe-Cr-Ni合金的形式存在,且成分分布不均匀,残余相主要以FeCr2O4、Fe3O4、CaSiO3、（Mg,Al）SiO3和CaMgSiO4形式存在。     

Ti-C-Al-Fe_2O_3反应体系的热力学及形成产物的分析

针对Ti-C-Al-Fe2O3体系进行了热力学计算,并结合DSC及XRD分析,为研究该体系反应合成TiC,Al2O3提供了理论依据.计算结果表明：该体系在发生SHS反应时,可以生成TiC,Al2O3,Fe2Ti,TiAl3,Fe3C和Al4C3等产物,但TiC,Al2O3的热力学稳定性要远远大于Fe2Ti,TiAl3,Fe3C和Al4C3等相,因此,在1600℃的钢液引燃的SHS反应过程中,只能生成TiC,Al2O3两种产物.通过XRD分析也证明了在反应产物中只有TiC,Al2O3两种物质形成.     

原位合成TiC/Fe基复合材料的组织结构和磨损性能

利用粉末冶金技术,在真空状态下使Fe-Ti-C体系进行碳化反应原位合成TiC/Fe基复合材料,用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)分析复合材料的组织结构和相组成,用热分析法和高温X射线衍射研究Fe-Ti-C体系原位合成的反应机理,用MM-200磨损试验机对复合材料进行耐磨性实验.研究结果表明,反应合成的复合材料主要相组成为TiC、α-Fe和Fe3C,所合成的硬质相TiC颗粒细小,在铁基体中均匀分布.三元体系Fe-Ti-C的反应机理为,首先在765.6 ℃发生Fe的同素异构转变,即α-Feγ-Fe;其次在1078.4 ℃,Ti与Fe共熔而形成低共熔体Fe2Ti;最后在1138.2 ℃,C与Fe2Ti反应生成TiC.在重载干滑动磨损条件下此复合材料显示了很好的耐磨性能.     

高碱度烧结矿还原过程中显微结构的变化

在实验室模拟高炉气氛,进行高碱度烧结矿升温还原实验,当炉内温度达到实验温度(500,600,700,800,900,1 000,1 100℃)后立即结束实验,通过光学显微镜观察高碱度烧结矿还原过程中的显微结构,分析不同温度时高碱度烧结矿矿相的变化。结果表明:500~600℃区间内,Fe2O3开始还原为Fe3O4,低温(500℃)还原条件下,Fe3O4直接还原为星点状金属铁的雏晶;700~800℃区间内Fe3O4先还原成FexO,FexO再还原成金属铁;900℃时金属铁大量生成;1 000~1 100℃时,烧结矿内几乎是金属铁。     

合成邻氯苯甲醚反应体系的热力学计算与分析

采用基团贡献法估算了反应体系中邻氯苯酚(OCP)和邻氯苯甲醚(OCA)在298 K标准状态下的生成焙和标准熵,并且估算了这两种物质的热容随温度变化的关系式,计算了不同温度条件下反应的吉布斯自由能和标准平衡常数.通过对该反应体系的热力学分析发现,当达到平衡时该反应几乎可以进行到底,从而验证了该反应在热力学上的可行性.     

具有粗糙表面的TiC纳米线的制备和表征

采用碳热还原TiO2的方法,向TiO2和活性炭原料中加入一定比例的NaCl,通过氯化物辅助碳热还原过程,以Co@C纳米粒子为催化剂,取摩尔比为1∶4∶0.5∶0.1的TiO2、活性炭、NaCl和Co@C纳米粒子混合物,在1 350℃反应合成TiC纳米线。利用XRD、SEM、TEM、HRTEM及EDS对产物进行物相、形貌、晶形及成分分析,结果表明,该产物为无定形CoO纳米包裹的单晶面心立方TiC纳米线。     

铝/钢异种金属焊接接头界面Al-Fe金属间化合物生成及其热力学分析

对铝/钢异种金属焊接接头界面进行了XRD和EDS分析,结果表明:在Al-Fe界面上主要生成Fe2Al5和FeAl3两种金属间化合物,以热力学基本定律为基础,建立了基于相图的Al-Fe金属间化合物形成的吉布斯自由能计算模型,利用该模型分别计算了各Al-Fe金属间化合物形成的吉布斯自由能随温度变化的关系。结果表明,生成Fe2Al5的吉布斯标准自由能比生成FeAl3的低,所以在铝/镀锌钢板的焊接过程中,Fe2Al5要比FeAl3优先生成。     

不锈钢粉尘中低温氢还原实验研究

分析了不锈钢粉尘的矿相结构,并对粉尘中各氧化物还原的热力学进行计算,采用自行设计的竖直螺旋管输送反应器,对不锈钢粉尘在中低温条件下进行氢还原实验,探讨了温度和反应时间对粉尘还原率的影响．结果表明,最长还原时间达到300s,反应温度从500到700℃,还原率从39．36％升高到64．30％．     

铸造/SHS法制备TiC-Al2O3钢基表面复合层的研究

采用Ti-C-Al-Fe2O3反应体系,结合自蔓延高温合成（SHS）和铸造两种工艺,制备TiC-Al2O3钢基复合材料.对Ti-C-Al-Fe2O3体系进行了热力学计算,并结合XRD及DSC分析,为本体系合成TiC,Al2O3提供理论依据.热力学计算表明：在1600℃的钢液引燃的SHS反应过程中,只能生成Al2O3,TiC两种产物.通过XRD分析也证明了在反应产物中只有Al2O3,TiC两种物质形成.并对本体系的动力学进行分析,结果表明,紧实率为55%～65%的预制块,反应进行的最充分,钢液的浸渗能力最强;陶瓷增强颗粒尺寸随着过量Al元素的增加而逐渐减小并且分布更均匀.     

碳酸二甲酯与苯汽液相平衡数据的测定与关联

碳酸二甲酯（ Ｄ Ｍ Ｃ） 是一种新的有机合成产品,它可广泛用于石油、医药、精细化 工等生产过程,其热力学性质越来越 受到人 们的重 视。用 静态平 衡釜实测 了碳酸 二甲酯 和苯二 元系在 ２５ ,４０ ,５５ ,６０ ℃的汽 液 平 衡 数 据, 它 们 都 通 过 了 热 力 学 一 致 性 检 验。采 用 非 线 性 回 归 法, 以 过 量 自 由 焓 ∑ Ｇ Ｅ Ｒ Ｔ ｃａｌ－ Ｇ Ｅ Ｒ Ｔ ｅｘｐ ≤０ ．０００ １ 作为目标函数,用４ 个温度下的汽液平衡数据回归出 Ｗｉｌｓｏｎ 方程中的二元可调参数 Λｉｊ ,并以 Ｗｉｌｓｏｎ 方程为求取活度系数的模型对二元系各个温度下的汽液平衡数 据进行关联计算,结果表明Δｙ１ 的平均值在０ ．０３ 左右,Δｐ／ ｐｅｘｐ 的平均值在０ ．０４     

SiC／Al复合材料界面反应的热力学分析

为有效控制SiC／Al复合材料制备过程中的界面反应，分析了SiC／Al复合材料可能发生的界面反应，并基于Gibbs-Helmhohz方程式和化学反应的热力学平衡条件，应用基本热力学数据，计算了反应标准Gibbs自由能随温度的变化值．根据化学平衡理论，进一步分析了在界面上生成的Al4C3和MgAl2O4的热力学稳定性．结果表明：当界面上硅活度大于某一临界值A^0 Si时，界面上不能生成稳定的Al4C3，且A^0 Si随温度的升高而下降，在1000K时有一个跳跃；A^0 Si界面上生成MgAl2O4的反应过程以及生成物的比例，受界面Mg、Al活度的影响较大，存在临界A^0 Mg,A^0 Al和A^1 Al值，且这些值随温度的升高而升高．     

铈热还原铥镱镥富集物制取金属镱的热力学探讨

对铈热还原铥镱镥富集物质取金属镱的过程进行了有关热力这计算，获得了富集物中几种稀土金属氧化物铈还原反主尖的标准反应吉布斯自由能变化与温度关系式，理论计算结果预测表明，通过控制适当的工艺参数，可以直接制取金属镱产品，这为下一步工艺实践提供了理论基础。     

火电机组SCR脱硝系统热量平衡分析

火电机组SCR脱硝系统可有效脱除NOx污染物,但脱硝系统的引入对锅炉的运行将产生一定的影响,主要体现在对锅炉尾部受热面温度分布的影响以及对锅炉效率的影响等方面。针对SCR脱硝系统的热量平衡进行了分析,利用热力学方法从反应放热导致的烟气温升,稀释风吸热导致的烟气温降,反应器及其烟道散热以及漏风导致的烟气温降四个方面分析了烟气经过脱硝反应器后的温度分布情况,并对锅炉排烟热损失和锅炉效率进行了分析计算。最后针对典型600 MW机组和1 000 MW机组的设计数据进行了验证计算,计算结果表明,烟气经过脱硝反应器后温度降低小于2℃,锅炉排烟热损失和锅炉效率的变化量小于0.05%,与工程试验数据基本符合。     

铁的氧化物高温H_2S腐蚀产物自然氧化倾向性

研究了高温条件下硫化氢的硫化腐蚀状况及腐蚀产物的自然氧化倾向性。并采用X-射线衍射仪鉴定了硫化产物组成。对硫化产物进行了氧化反应,分析了不同铁的氧化物、硫化温度和环境温度对产物自然氧化倾向性的影响。结果表明,高温硫化氢腐蚀的产物主要是FeS,还有部分其他类型的硫铁化合物。H2S高温腐蚀产物自然氧化倾向性由大到小依次为Fe2O3,Fe3O4,Fe(OH)3;在硫化温度高于300℃和环境温度高于75℃时,硫化腐蚀产物的自然氧化倾向性较大。     

低品位镍红土矿直接氢原实验研究

在对单纯镍铁氧化物氢还原热力学分析的基础上,对低品位复杂红土镍矿进行了直接氢还原实验研究,考察了还原时间、还原温度、氮氢混合气体中氢含量对镍铁还原率的影响。对还原产物进行的物相分析表明,由于红土矿组成的复杂性,高温下共熔相产生的粘结和包覆作用使还原率降低。最佳实验条件为还原温度850℃,还原时间40 min,氮氢混合反应气体中氢含量65%,镍和铁的还原率分别达到43%和62%。铁氧化物的还原为分步还原过程。