真空-还原精炼法制备低氧高钛铁合金

针对铝热还原法制备的高钛铁中O含量高、夹杂多等缺点,提出了以铝热法高钛铁为原料进行真空还原精炼制备低O高钛铁的新思路。研究了精炼温度、精炼渣等因素对精炼效果的影响,采用XRD、SEM及化学元素分析等手段对高钛铁合金进行了研究。结果表明,合适的精炼渣和较高的精炼温度对保证精炼效果十分重要;还原精炼后合金的微观结构均匀致密,夹杂物得到有效去除,O含量显著降低;2000℃时以CaO-Al2O3为精炼渣制备的高钛铁合金中钛含量为69.80%,铁含量为22.55%,铝含量为2.58%,硅含量为2.02%,O含量为2.60%,符合优质高钛铁合金的技术要求。     

铝热自蔓延法制备低氧高钛铁合金及表征

以金红石、钛精矿、Al为原料采用铝热自蔓延法制备出低氧高钛铁。研究相关反应体系的热力学及动力学问题,考察配料比、熔渣类型、发热剂等对铝热自蔓延过程的影响,采用XRD,SEM以及化学分析等技术对高钛铁合金进行表征。结果表明:反应体系的绝热温度大于1800K,反应能自我维持进行;Al还原TiO2反应的表观活化能为93.676kJ.mol-1,反应级数为0.01,Al还原TiO2和Fe2O3的表观活化能为300.740kJ.mol-1,反应级数为1.20;合金主要由TiFe2、TiFe以及Fe2TiO0.13等钛铁低氧固溶体相组成,夹杂相存在是导致合金中氧含量高及微观缺陷存在的直接原因;合金中钛、铝、铁、硅含量分别为:60.0%～62%、7.0%～11.0%、21.0%～25.0%以及3.0%左右;合金中的氧被有效去除,最低为1.85%。     

金属热还原法制备V-Ti-Fe中间合金(英文)

采用金属热还原热法制备V-Ti-Fe中间合金,考察V2O5与TiO2的加入比例、用铝量和Al-Mg合金用量对金属回收率和合金成分的影响。结果表明:最佳工艺参数为原料中V2O5和TiO2的质量比为0.5:1,实际用铝量为理论值的95%,Al-Mg合金用量为铝量的1/3。能谱分析结果表明,合金中的V和Fe元素分布比较均匀,Ti则存在一定偏析。为降低合金中Al和O的杂质含量,进行喷吹造渣精炼。精炼后,合金中的铝含量由4.27%降为1.86%,氧含量由2.10%降为0.91%。     

铝热还原制备高钛铁脱氧性能的研究

炉外铝热反应制备的高钛铁合金由于Al、O含量高,不能直接用于钢水精炼过程。本文研究了高铝高钛铁在钢液精炼过程中的热力学,以及高钛铁中铝和铁含量对钢液精炼过程的影响。结果表明：采用Ti和Al作为复合脱氧剂,在1873K当钢水中的aTi/aAl大于8时,脱氧产物为Ti2O3;但事实上,只有当液态钢中的aTi/aAl值高于10时,Ti2O3才会作为脱氧产物沉淀。采用高铝高钛铁作为脱氧剂,钢水中铝和钛的含量可以满足相关钢的成分要求。随着高钛铁含量的增加,精炼后的铸钢中夹杂物由硅酸盐转变为Ti-Al-Mn复合夹杂物;同时,在这些夹杂物周围形成径向针状铁素体,细化了钢的微观结构。实际系统中的aTi/aAl值为17.78（> 8）,与理论结果一致。当钢液中的氧含量高时,控制钢水中aTi/aAl的值是至关重要的。     

电渣重熔用低氟渣与Incoloy825合金中Al、Ti反应性的研究

通过高温渣-金平衡实验,探讨了电渣重熔用低氟渣CaF2-CaO-Al2O3-MgO-Li2O-(TiO2)中TiO2含量对Incoloy825合金中Al、Ti含量的影响。并利用FactSage7.3热力学软件分析了渣中TiO2和Al2O3的活度与渣成分的关系。研究了渣中组元对反应4[Al]+3(TiO2)=3[Ti]+2(Al2O3)的吉布斯自由能和合金中平衡Al、Ti含量的影响规律。结果表明:反应的吉布斯自由能与渣中TiO2、CaF2和MgO呈负相关,与CaO和Al2O3呈正相关;渣中TiO2含量为0%7.27%(质量分数)时,合金烧钛增铝现象逐渐减弱,TiO2含量为11.27%时,又出现烧铝增钛现象;同一温度下,随着渣中CaO和Al2O3含量增加,合金中平衡Ti含量降低,平衡Al含量升高。随着渣中TiO2含量增加,合金中平衡Ti含量升高,平衡Al含量降低。渣中CaF2和和MgO含量变化对合金中平衡Al、Ti含量影响较小。实验结果与热力学计算结果能够很好的吻合。     

铝热还原制备高钛铁脱氧性能的研究（英文）

研究了钢液精炼过程中高铝高钛铁的热力学性能,并研究了高钛铁中铝含量和用量对钢液精炼过程的影响。结果表明:以Ti和Al为复合脱氧剂,当钢液中的a_(Ti)/a_(Al)在8以上时,1873 K处的脱氧产物为Ti_2O_3;而事实上,只有当钢液中的a_(Ti)/a_(Al)值在10以上时,Ti_2O_3才沉淀为脱氧产物。采用高铝含量高钛铁作为脱氧剂时,钢液中铝和钛的含量可满足相关钢的成分要求。随着高钛铁含量的增加,经精炼后的铸钢中的夹杂由硅酸盐转变为Ti-Al-Mn复合夹杂,同时在这些夹杂周围形成明显或部分的径向针状铁素体,细化了钢的显微组织。实际系统中的a_(Ti)/a_(Al)值为17.78(8),与理论结果一致。当钢液含氧量较高时,控制钢液中的a_(Ti)/a_(Al)值至关重要。     

铝热还原法制备Al-Ti中间合金

在温度为1150～1300℃的冰晶石熔体中,以TiO2为原料、Al为还原剂,制得了含Ti为7.83%～11.80%(质量百分数)的Al-Ti中间合金。讨论了温度、Al2O3加入量及搅拌等参数对Al-Ti合金中Ti含量的影响。研究发现,在石墨坩埚内还原的Al-Ti中间合金,Ti主要以TiAl3和TiC的形式存在;冰晶石熔体中TiO2的添加量相对于金属Al过剩时,会产生爬壁现象。     

金属热还原法制备钛铝中间合金

以TiO_2为原料,KClO_3为发热剂,Al为还原剂和合金化剂,Ca为深度还原剂,通过金属热还原法制备钛铝中间合金,考察了单位质量热效应、造渣剂配比和还原剂加入量及组成对反应过程稳定性、合金成分及收率的关系。研究表明:用Ca和Al作为还原剂时,体系绝热温度分别是2426和1806 K,反应制得的钛铝中间合金由Ti Al、Ti_3Al和少量的Al_2O_3夹杂相组成,化学分析合金中Ti、Al、O质量分数分别为58.36%、40.19%和1.41%。     

低铝脱氧不锈钢夹杂物演变规律分析

为改善2205双相不锈钢的洁净度,在不影响连铸可浇性前提下,通过尝试低铝脱氧工艺,即将成品铝含量控制在0.0045%左右,使钢液中的夹杂物向镁铝尖晶石、钙铝酸盐等类型演变。实验结果表明：精炼结束后钢液全氧含量为15ppm,钢液中的夹杂物固液比例为1,呈半固半液结构;LF精炼阶段夹杂物按“MgO·Al2O3→MgO/MgO·Al2O3→CaO-MgO-Al2O3”的路径进行转变,LF出站得到的CaO-MgO-Al2O3夹杂物与常规铝脱氧得到的CaO-MgO-Al2O3夹杂物在结构组成存在差异：核心为纯MgO,中间层MgO·Al2O3,外层3CaO·Al2O3。     

冰晶石熔盐介质中铝热还原月壤模拟样钛铁矿

以月球资源原位利用为目的,研究了在冰晶石熔盐介质中铝热还原钛铁矿制备铝钛铁合金。热力学计算表明,在960℃,铝热还原钛铁矿的相关反应在热力学上可以自发进行。在组成(质量分数,下同)为47.14%NaF-42.86%AlF_3-10%FeTiO_3的960℃冰晶石介质中进行铝热还原,研究还原剂用量和还原时间对合金产物的影响。还原产物用XRF、XRD、SEM和EDS进行分析。结果表明,合金产物中有Al、Ti、Fe和少量Si,产物的主要物相是Al_3Ti。随着铝用量的增加,合金产物中Ti的含量逐渐减少,而Fe的含量逐渐增加;随着反应时间的延长,产物中Al_3Ti的含量增加。在冰晶石熔盐体系中进行铝热还原2 h、还原剂用量为理论用量3倍时,铝中钛含量最高可达18.82%。低还原剂用量和较长还原时间在冰晶石熔盐介质中还原钛铁矿,可实现Ti/Fe分离;还原反应为原子态的铝还原溶解为离子态的Ti~(4+)得到Al-Ti合金。     

Ti6Al4V钛合金表面真空渗氧处理

目的在Ti6Al4V钛合金表层制备硬度高、耐磨性好的硬化层。方法结合真空技术,以高纯的O2为介质,在Ti6Al4V钛合金表面制备致密的渗氧硬化层,采用X衍射仪分析渗氧层的相组成,用金相显微镜观察渗氧层和磨痕组织,用显微硬度计测试渗氧层的显微硬度,用MM-U10A端面磨损试验机研究渗氧层的耐磨性。结果渗氧层物相主要由TiO_2、TiO、Ti_3Al及Al_2O_3组成,温度较低时,形成的渗氧层较薄,温度增加,渗氧层厚度迅速增加,硬度及耐磨性也随之增加。温度为760℃时,表面硬度为基体硬度的2.5倍以上,大于750HV,有效硬化层厚度达60μm以上,其磨损失重仅为未渗氧原样的1/4,表面磨痕细密,没有撕裂情况发生,渗氧层保持完整。温度继续增加,氧化物开始聚集长大,渗氧层组织开始变得疏松,硬度及耐磨性开始下降。结论 Ti6Al4V钛合金表面真空渗氧处理可显著提高其表面硬度,耐磨性改善明显。     

Melting purification process and refining effect of 5083 Al–Mg alloy

To improve the poor stability of casting process of Al alloy with high Mg content, which leads to poor final product quality, the melting purification process and the influences of the refiner on the microstructure and defect of 5083 alloy were studied. The results show that the optimized process for the rotary impeller degassing of 5083 alloy is as follows: a rotary speed of 250–400 r/min; a gas flow of 1.2–2.0 L/s, a refining time of 10–15 min. This optimized process can reduce the gas content in the solid alloy to 2×10^?3 mL/g or lower. Due to the addition of grain refiner, the cast microstructure of 5083 alloy is refined. The Al–5Ti–1B wire shows the best refining effect among all the refiners. The refining effect is improved with the increase of grain refiner addition amount. And the refinement effects become stable when Ti content reaches 0.1% or higher. The surface crinkling defect of the billet can be easily found in the alloy refined with Al–5Ti–1B wire compared with the alloys refined with other refiners.     

镁在Al2O3／Al-Mg-Si复合材料中的作用

研究了镁对Al-Mg-Si合金熔体氧化热力学与动力学的作用，以及对Al2O3／Al-Mg-Si复合材料组织与性能的作用。热力学与动力学分析表明：镁促进了Al2O3的形核和长大，Al2O3／Al复合材料的性能改善是由于尖金石（MgAl2O4）的分析所导致的组织细化。但在合金中，镁含量太高或太低都对Al2O3的形核和长大不利。     

氯对TiAl基合金高温氧化行为的影响

研究了表面喷沙少量ＭｎＣｌ２及离子注入氯对ＴｉＡｌ基合金９５０℃恒温氧化行的影 响ＴｉＡｌ合金９５０℃氧化后氧化膜为ＴｉＯ２及Ａｌ２Ｏ３的混合物,表面涂少量ＭｎＣｌ２后, 合金氧化速度降低了４个数量级,氧化膜的成分主要为Ａｌ２Ｏ３,离子注入Ｃｌ在氧化初期也显著降低 了氧化速率,延迟了ＴｉＯ２形成时间。     

铝热还原法合成TiN／刚玉复合陶瓷的研究

以金属铝粉和钛白粉为原料，在流动氮气和匣钵埋碳保护气氛下采用铝热还原氮化法制备了TiN／刚玉复合陶瓷。采用XRD-SEM和TEM等分析手段，研究了铝热还原氮化法制备TiN／刚玉复合陶瓷在不同气氛和温度下的物相组成、晶格常数、显微结构。研究结果表明：在流动氮气和埋碳气氛下铝热还原法均可以制备TiN／刚玉复合陶瓷；处理温度和气氛明显影响着铝热反应的程度及产物的形貌，在埋碳条件下处理后的产物中TiN含量、晶粒大小、晶格常数明显低于流动氮气氛下处理产物中上述各项值。热力学计算发现埋碳条件下铝除参与铝热还原反应外，还与碳粉床中氧发生反应，导致参与铝热反应的金属铝不足，造成产物中有剩余的金红石存在。     

TA16和TA17钛合金在高温高压水中的腐蚀行为研究

研究了TA16和TA17钛合金在高温高压中性水质中的电化学行为、均匀腐蚀行为和应力腐蚀行为.结合SEM和XPS分析技术,分析了腐蚀后合金表面形貌和氧化膜的组成.研究结果表明:在高温高压中性水质中,两种钛合金具有很好的耐腐蚀性能,TA16钛合金的钝化性能、抗均匀腐蚀和抗应力腐蚀性能均优于TA17合金,腐蚀后两种钛合金表面生成了表层由TiO2组成、内层由TiO2、Ti2 O3和TiO组成的致密氧化膜.