脆硫铅锑精矿富氧直接熔炼渣型理论研究

对脆硫铅锑精矿富氧直接熔炼渣型理论进行研究。根据富氧直接熔炼过程炉渣组成特性,选取FeO-SiO_2-CaO-ZnO渣系为研究对象。采用热力学软件Factsage计算并绘制FeO-SiO_2-CaO-ZnO渣系相图,考察CaO与SiO_2质量比、Fe与SiO_2质量比、ZnO含量及温度对该渣系熔化温度及黏度的作用规律,并在此理论基础上进行实验研究。理论研究表明,熔炼过程炉渣中Fe与SiO_2质量比和CaO与SiO_2质量比的增大均会提高炉渣的熔化温度。随着体系温度的升高,炉渣的黏度逐渐减小,1250℃时,炉渣的黏度均小于0.5 Pa·s。实验结果表明:熔炼过程产出合金品位为95.56%,合金直收率达到58.47%,渣中金属含量(Pb与Sb)小于1%(质量分数)。熔炼产物工艺矿物学研究发现,合金中主要物相为金属Pb、金属Sb以及少量Cu_2Sb、FeSb_2金属间化合物,炉渣主要由钙铁橄榄石、铁橄榄石组成,原料中锌主要以氧化锌形式进入渣相。     

Zr-1.0Fe-0.2Cu合金在400 ℃/10.3 MPa过热蒸汽中的腐蚀行为

以高纯锆为母材制备Zr-1.0Fe-0.2Cu合金,并在400 ℃/10.3 MPa过热蒸汽中进行腐蚀实验。用SEM和TEM对合金基体及其腐蚀后生成氧化膜的显微组织进行研究。结果表明：Zr-1.0Fe-0.2Cu合金中只存在底心正交的Zr₃Fe第二相,Cu元素易偏聚在Zr₃Fe相内,使其不易以Zr₂Cu相的形式析出,Cu元素的添加能够细化合金中Zr₃Fe第二相。Zr-1.0Fe-0.2Cu合金在 400 ℃/10.3 MPa过热蒸汽中腐蚀100 d后,耐腐蚀性能优于Zr-1.0Fe以及Zr-4重熔合金,表明添加少量的Cu元素有利于改善合金的耐腐蚀性能。在腐蚀氧化过程中,含Cu的Zr₃Fe相会滞后于合金基体α-Zr相氧化而进入氧化膜。随着氧化进程的加深,第二相中的Zr元素氧化后会以t-ZrO₂的形式存在,Fe元素则氧化成m-Fe₃O₄。伴随着第二相的氧化进程,合金元素Cu和Fe会在氧化膜中扩散流失,不再呈现聚集状态。     

Cu在Zr-2.5Nb-0.5Cu合金及其腐蚀生成氧化膜中的存在形式

用电子显微镜研究了合金元素Cu在Zr-2.5Nb-0.5Cu合金及其腐蚀生成氧化膜中的存在形式。合金基体中的元素Cu主要以四方结构的CuZr2第二相形式存在,CuZr2相中会富集杂质元素Fe。合金经过550℃,25MPa超临界水条件深度腐蚀后,伴随着合金基体发生的H致β相变,CuZr2第二相也发生了相消溶、扩散及凝聚长大过程。在腐蚀生成的氧化膜中,合金元素Cu以非晶氧化物的形式存在于氧化锆的晶界。     

辉锑矿铁源固硫还原熔炼直接炼锑

以Na_2CO_3-NaCl熔盐作为熔炼介质,提出以铁源为固硫剂的辉锑矿还原固硫直接熔炼,以解决当前炼锑工艺存在的温度高、流程长等缺点。结果表明:在Sb_2S_3-FeO-C反应体系中,Sb_2S_3的还原固硫反应分步进行,Sb_2S_3先与FeO发生交互反应生成Sb_2O_3和Fe S,Sb_2O_3再被还原剂还原成金属锑。以Fe_2O_3为固硫剂的熔炼实验得到最佳工艺条件为:α_(Fe_2O_3)=1.0、碳粉质量为精矿质量的40%、熔炼温度850℃、熔炼时间60 min。在此最佳条件下,锑直收率为91.48%,粗锑品位94.31%。较传统火法炼锑工艺,熔炼温度降低300℃以上,熔炼过程中硫以FeS形式被固定,消除低浓度二氧化硫烟气的污染。     

锑对AZ91D镁合金微观组织的影响

研究了锑对AZ91D镁合金微观组织的影响.在AZ91D镁合金熔炼过程中加入三氧化二锑引入锑元素,用光学显微镜对加锑前后合金显微组织及其变化情况进行研究,发现锑的加入可使AZ91D镁合金的组织发生明显变化,β-Mg17Al12脆性相由连续网状分布逐渐变为离散状.同时利用扫描电镜、能谱仪和透射电镜分析了锑在合金中的存在形式.结果表明,锑在AZ91D镁合金中主要以两种形式存在：固溶在α-Mg、β相中;形成新相Mg3Sb2.锑在镁合金中生成的新相Mg3Sb2既作为异质形核核心细化组织,又会聚集在固液界面前沿抑制晶体的长大,从而对镁合金起到细化晶粒的作用.     

锑对AZ91D镁合金微观组织的影响

研究了锑对AZ91D镁合金微观组织的影响。在AZ91D镁合金熔炼过程中加入三氧化二锑引入锑元素,用光学显微镜对加锑前后合金显微组织及其变化情况进行研究,发现锑的加入可使AZ91D镁合金的组织发生明显变化,β-Mg17Al12脆性相由连续网状分布逐渐变为离散状。同时利用扫描电镜、能谱仪和透射电镜分析了锑在合金中的存在形式。结果表明,锑在AZ91D镁合金中主要以两种形式存在:固溶在α-Mg、β相中;形成新相Mg3Sb2。锑在镁合金中生成的新相Mg3Sb2既作为异质形核核心细化组织,又会聚集在固液界面前沿抑制晶体的长大,从而对镁合金起到细化晶粒的作用。     

低成本Ti-Al-Fe-Cr合金的组织与性能研究

研究以廉价Fe-Cr中间合金替代工业钛合金中较贵的金属V元素,设计新型Ti-6A1-x Fe-y Cr低成本合金。采用非自耗真空电弧炉熔炼合金锭,利用扫描电镜、电子万能试验机对合金的显微组织进行观察、拉伸、压缩性能进行分析,利用维氏硬度计测试合金的显微硬度。结果表明:Ti-Al-Fe-Cr合金的显微组织主要为等轴状的β相,在晶界处有块状和粒状α相析出。随Fe和Cr元素含量的增加,组织中β相比例增加。该合金的抗拉强度在700 MPa以上,随着合金中Fe元素和Cr元素含量的增加,该合金的抗拉强度进一步增大,显微硬度也得到进一步提升。其中,Fe元素含量增加对合金的强化效果比Cr元素含量增加的强化效果更为明显。当Fe含量为2%、Cr含量为12%时,该合金获得最佳力学性能,抗拉强度973 MPa、伸长率3.9%、显微硬度338 HV。     

Si/Sr元素对镁合金组织中Mg_2Si尺寸和形态的影响

利用Mg-Sr与Mg-Si中间合金熔炼制备Mg-Si-Sr合金,以Sr元素对Mg-Si合金进行变质处理,对所得材料进行热处理,研究元素Sr与Si元素含量对Mg_2Si相的影响。结果表明:Sr的添加有助于将Mg-Si合金中产生的粗大Mg_2Si颗粒细化,并且Sr元素的含量愈多,则Mg_2Si颗粒的大小越小。Sr元素均匀分布于Mg-Si合金的第二相区域内,不均匀地分布于一些被打断的Mg_2Si颗粒区域内,且相对大量分布于Mg_2Si颗粒的边缘处和其内部。同时热处理前后的样品在保持Sr/Si比例不变的情况下,Si含量的增加,也导致了初生Mg_2Si颗粒的含量增加。     

AlTiBRE中间合金中各元素含量优化及RE作用分析

采用氟盐法制备工艺,并用正交试验法对新型细化剂AlTiBRE中间合金中各元素的比例（含量）进行优化试验,同时采用OM、SEM、EDAX等进行细化相粒子存在形态和成分分析。结果表明,各元素含量对该合金细化相粒子存在形态有明显影响,其中Ti含量影响最为显著;由5%Ti、1%B、0.5%RE合金元素组成的中间合金细化相粒子分散性最好,其中TiAl3相呈细小块状,均匀弥散分布于铝基体中,可进一步提高该类细化剂细化效果;此外还探讨了RE在该细化剂制备过程中的作用,指出RE主要阻碍TiB2和TiAl3聚集,起到细化TiB2和TiAl3颗粒作用,还可对该合金熔炼过程中起一定净化作用,保证合金熔体冶金质量。     

引线框架用C194铜合金工艺的研究

对国内外引线框架用C194合金的成分及性能进行了对比,分析了不同合金含量对材料性能的影响,随后进行了合金熔铸工艺的研究,用SEM分析了微观组织。结果表明,C194合金性能上的差距是由于铸坯中产生的5-10μm左右的粗大析出颗粒造成的,但这些颗粒的形成不是主要由于元素P、Zn合金元素含量的不同造成的,也不是由于铸造温度及速度的变化产生的,而是由于Cu—Fe和Cu—P中间合金的添加方法不正确带来的。因此,在合金熔炼过程中,Cu—Fe和Cu-P中间合金一定在熔体完全熔化后同时加入。     

添加微量Ca对Mg-9Li合金组织与力学性能的影响

采用Mg-10Al-27Ca中间合金的方式在Mg-9Li合金中添加微量Ca及Al元素,利用磁悬浮熔炼和铜模吸铸的方法熔炼制备了Mg-9Li-0.5Ca-0.18Al合金,考察微量Ca添加对Mg-9Li双相合金组织与力学性能影响。结果表明,相比于常规用Mg-30Ca、纯Al的Ca、Al添加方式,以Mg-10Al-27Ca中间合金方式添加Ca、Al元素对Mg-9Li双相合金中α-Mg相的组织细化和均匀化效果更为显著,形成的Al2Ca颗粒分布也更为均匀弥散。经Mg-10Al-27Ca中间合金方式添加0.5 wt%Ca后,合金的屈服强度、抗拉强度较Mg-9Li合金分别提高75.8%、52.5%,伸长率仅下降7.6%,合金的断裂韧性得到提高。Mg-10Al-27Ca中间合金中形成的细小、分布均匀的Al2Ca颗粒对α-Mg相优良的异质形核作用是Mg-9Li-0.5Ca(Mg-10Al-27Ca)-0.18Al合金组织细化、力学性能提高的根本原因。     

含Fe或Sn的锆合金显微组织研究

研究了含少量Fe或Sn的锆合金显微组织,结果表明Zr-Fe二元合金中的Fe元素(≤1.0%,质量分数),除极少量固溶外,基本上是以Zr_3Fe第二相的形式析出,而且随着Fe含量的增加,第二相种类不变,尺寸变大。Zr-Sn二元合金中添加的Sn(≤5.0%)是以完全固溶的状态存在于锆基体中,不会参与形成第二相粒子;添加Sn元素会阻碍Zr合金回复及再结晶进程。在Zr-Sn-Fe合金中,Sn元素的添加可以提高Fe在α-Zr中的固溶含量,并且通过阻碍Zr合金β相快冷时板条晶晶粒长大及Fe元素的迁移,影响Zr_3Fe第二相的尺度及分布,可以使其细化并分布更均匀。     

Fe含量对Al-5.2Zn-1.7Mg-0.5Cu合金显微组织与力学性能的影响

采用光学显微镜、扫描电镜和拉伸试验机,研究了Fe含量对Al-5.2Zn-1.7Mg-0.5Cu合金显微组织与力学性能的影响。结果表明:当添加w(Fe)=0.1%时,Fe元素在合金中主要以块状Al_6(CuFe)相形式存在,通过弥散强化可以提高合金的强度;当w(Fe) 0.2%后,Fe在合金中主要以针状Al_3Fe相形式存在,针状Al_3Fe相会割裂铝基体,使合金的抗拉强度和伸长率随着Fe含量的增加而逐渐下降。     

熔炼工艺对Ti-662合金化学成分均匀性的影响

以小颗粒海绵钛和不同种类中间合金为原料，对比分析合金元素添加方式和熔炼工艺参数对Ti-662合金铸锭化学成分均匀性的影响。结果表明：自耗电极中各元素的原始分布均匀性对铸锭化学成分均匀性有较大影响，采用多元中间合金的添加方式能够获得比纯金属及二元中间合金添加方式更均匀的化学成分；增加真空自耗电弧熔炼次数有利于铸锭头部和尾部合金元素的均匀分布；通过3次真空自耗电弧熔炼及充氩熔炼，采用纯金属Cu及二元中间合金添加方式能够生产出化学成分均匀性较好的Ti-662合金铸锭，能够满足工业化生产需求。     

快速凝固Cu83Fe17合金的显微组织

通过采用扫描电镜(SEM)研究了真空感应熔炼和单辊旋铸Cu83Fe17合金的显微组织和凝固行为.结果表明,真空感应熔炼Cu83Fe17合金的显微组织主要以初生的富Fe枝晶形式存在于Cu基体中,单辊旋铸Cu83Fe17合金的显微组织呈现富Fe枝晶和富Fe球状并存的两种形貌.富Fe相的形貌和大小随着条带厚度的变化而变化.富Fe球的大小分布不均,靠近自由面的富Fe球直径比接触面要大.分析表明,合金快速凝固过程中发生了亚稳态的液相分离.此外,采用一维热传导方程对Cu83Fe17合金的冷却速度进行模拟,计算得到合金条带自由侧在凝固时的冷却速度为1.5×106 K/s.     

耐热铝合金Al-Fe-V-Si高温熔炼过程物理-化学反应

以Al-8．5％Fe-1．3％V-1．7％Si合金为例，利用热力学数据从理论上研究了合金在高温熔炼时挥发、氧化和吸气等现象。结果表明，在大气中以1473K熔炼时，挥发损失以铝的挥发损失为主，Si、Fe次之，V最小，铝的蒸汽分压是普通熔炼温度(1073K)时铝的10^4倍；铝熔体的氧化膜不再起保护作用，氧化继续进行。温度对合金熔体的氢含量影响最大，合金元素Fe、Si对氢含量的影响不大。     

真空烧结和氢致相变烧结制备Ti-xFe(x=1%,5%,10%,15%)合金的组织演变过程和性能研究

以HDH-Ti粉和羰基Fe粉为原料,经冷等静压成形后,分别采用真空烧结和氢致相变烧结(HSPT)制备Ti-xFe(x=1%、5%、10%和15%,质量分数)合金,对比研究了2种烧结工艺中合金的密度、物相、组织演变过程和显微硬度等性能。结果表明:HSPT合金含有较多的孔隙,密度明显低于真空烧结合金的密度。2种方法制得合金中的β相含量均随Fe含量的增加而增加,且在HSPT制备的Ti-15Fe合金出现了Ti Fe中间相。HSPT合金制备过程中,H对Fe元素的扩散产生了显著的抑制作用。当Fe含量≥5%时,脱氢后在合金的β相内部析出短棒状或针状的次生α相,使得β相组织细小;当Fe含量≥10%时,Fe出现了明显的富集。同时H元素导致β相向粗大化的方向发展,而且随Fe含量的增加,β相粗化越明显。HSPT合金的显微硬度高于真空烧结合金,尤其是α相的显微硬度随Fe含量的增加而线性增大。     

Fe元素对Mg-3Al合金的晶粒细化与机理

将无水FeCl3直接添加到Mg-3Al合金熔体中进行孕育处理,研究了Fe元素对合金的晶粒细化现象和机理。结果表明,高纯Mg-3Al合金存在"本能晶粒细化"现象,当引入Fe元素时,微量的Fe可引起合金晶粒的明显粗化,但当Fe元素含量较高时,Fe的存在又能引起合金晶粒的再次细化。分析表明,Fe元素能够与高纯熔体中的含碳晶核相互作用,降低晶核的形核能力,这是Fe元素引起合金晶粒粗化的主要原因,但之后的晶粒细化现象与Al-Fe颗粒的析出无关,而更可能是形核能力已降低的形核相随着Fe含量的增加其点阵结构和参数再次发生了明显的改变,并再次成为合金凝固时的主要晶核。     

Al-5%Ti-5%(MnFeC)合金中的过渡相

研究了Al-5%Ti-5%(MnFeC)合金的显微组织,并对其形成原因进行了探讨.试验结果表明:Al-5%Ti-5%(MnFeC)合金的富Fe相呈灰色多面体状,且存在浓度有差异的两相;富Fe相是以长条状的TiAl3相为结晶基底析出的,或分布于该相两侧或分布于其端点处;在TiAl3相与外围富Fe相之间存在一过渡相(内层富Fe相),该过渡相是在液态下依附于TiAl3相析出的,它的存在是高锰高铁铝合金中铁相球化的根本原因;内层富Fe相形态较完整,而外围富Fe相有较多的裂纹.     

Ni-Cr—Mo-Cu-Mx合金的耐蚀性能研究

向镍基耐蚀合金中添加Ti、Fe元素,采用手工电弧炉熔炼制备新型Ni-Cr-Mo-Cu-Mx耐蚀合金,用化学浸泡腐蚀、电化学腐蚀对其进行耐蚀性研究。结果表明:在Ni-Cr-Mo-Cu合金中加入Ti元素可以增强其耐氧化性介质腐蚀的能力,减弱其耐还原性介质腐蚀和耐点蚀的能力;加入Fe元素会降低Ni-Cr-Mo-Cu合金耐氧化性和还原性介质腐蚀的能力,但提高该合金耐点蚀的能力。