碳热还原法制取VC、VN和V(C,N)的热力学原理研究

分析了以V2O5和C为原料,用碳热还原法制取VC、VN和V(C,N)的热力学原理。结果表明,钒氧化物的还原是逐级进行的,反应过程伴随着相变。V2O5的碳热还原反应机理有两种,即主要依靠CO/CO2传质的气-固反应和碳和钒氧化物之间固相扩散传质的固-固反应。何种反应机理占主导地位取决于V2O5和C的初始混合态。提高温度有利于钒氧化物的还原及碳氮化。制取VC应在CO或真空气氛下进行,制取VN和V(C,N)应在N2气氛下进行,其中C,N含量取决于温度和N2压力。     

高炉炉缸用炭砖在高温含水条件下的氧化行为

借助于热重实验和电子扫描显微镜,研究了高炉炉缸用炭砖在不同气氛和温度条件下的氧化行为和氧化动力学。结果表明,炭砖的氧化行为受温度的影响很大;在同一温度条件下,气氛对炭砖的氧化反应有一定的影响,但温度越高这种影响越不明显;水蒸气的加入在一定程度上可以减缓炭砖的氧化反应;炭砖在高温条件下的氧化反应行为符合收缩核模型,在干空气、湿氩气、湿空气条件下的活化能分别为-13.110,-13.902,-27.959 k J/mol。     

TiN、Ti(C,N)和(Ti,Al)N涂层的结构和性能研究

借助EPMA、XRD、SEM、纳米压痕和划痕仪研究了采用磁控溅射在硬质合金基体上沉积的TiN、Ti(C, N)和(Ti, Al)N涂层的组织结构和力学性能。研究表明, TiN涂层的晶粒形貌为典型的喇叭口结构, 呈(220)生长织构; Ti(C, N)与(Ti, Al)N涂层为平直的柱状晶结构, 但表现出不同的取向。Ti(C, N)涂层表现出最高的硬度, TiN涂层则表现出与基体更好的结合力, (Ti, Al)N涂层由于其好的高温稳定性表现出最好的切削性能。     

Sb2S3?ZnO?C体系热力学分析及应用

对Sb₂S₃-ZnO-C低温焙烧体系进行了热力学分析,首先分析了Sb-S-O和Sb-Zn-S-O系的优势区图,表明硫化锑直接转化为金属锑是可行的,且随着温度升高,Sb和ZnS的共存稳定区对氧分压和硫分压的要求降低;计算了在500～1 000 ℃下体系中各反应的标准吉布斯自由能变 (ΔG^θ),表明Sb₂S₃与ZnO交互反应极易首先进行,而后发生Sb₂O₃直接还原;对Sb₂O₃和ZnO的还原平衡CO含量计算表明,Sb₂O₃较ZnO易还原。高低品位两种硫化锑精矿的焙烧试验证实了热力学分析的准确性,锑生成率和固硫率分别达90%以上和89%左右,并有进一步提高的空间。     

N,N—二辛基甘氨酸萃取铑热力学的研究

研究了N，N－二辛基甘氨酸（DOG）从盐酸体系中萃取铑的热力学。通过考察DOG浓度对于Rh（Ⅲ）的影响，测出了萃取反应的表观平衡常数K、焓变△H、自由能变△G和熵变△△S。     

超细Ti(C,N)基金属陶瓷的微波烧结工艺研究

采用微波烧结技术制备了超细Ti(C,N)基金属陶瓷材料, 考察了烧结温度和保温时间对超细Ti(C,N)基金属陶瓷材料力学性能的影响, 并利用扫描电镜(SEM)观察了断口形貌和显微组织。结果表明: 金属陶瓷组织存在黑芯-灰壳和白芯-灰壳两种结构, 烧结温度过高, 保温时间过长, 晶粒均明显长大, 导致材料力学性能下降。1 500 ℃下保温30 min, 可获得晶粒细小、组织均匀、性能优异的超细Ti(C,N)基金属陶瓷。     

水溶液中直接形成纳米氧化锌的热力学分析

从ZnO(s)和Zn(OH) 2 (s)在水溶液中的溶解平衡入手 ,从理论上探讨了水溶液中直接形成纳米氧化锌的合成条件 ,理论分析与试验结果相吻合。研究表明 ,只要满足一定条件 ,在强碱水溶液中纳米氧化锌可以一步合成 ;一步直接合成纳米氧化锌必须控制溶液的 pH >9,温度对一步直接合成纳米氧化锌的影响较大 ;溶液的过饱和度对一步合成过程会产生影响 ,增加反应体系中氧化锌的过饱和度 ,将会促进氧化锌晶体的形成与生长     

煤自燃危险性测试技术条件热力学参数的实验分析

根据煤氧复合理论,基于热反应动力学参数的聚类评价技术指标,测试和分析了煤在自燃氧化过程中的生热总量、产热速率和热焓变化等参数的变化规律。结果为:氧化温度在68～83℃内,煤自燃氧化产热速率加速增加,化学反应作用不明显;煤自燃氧化的焓变随反应温度升高逐渐增大,从反应初始阶段的18kJ/mol,逐渐增加到80℃时的300kJ/mol。实验结果为煤自燃危险性的综合分析评价指标体系的建立提供了技术支持,并在抑制矿井生产过程中由于煤炭自燃引发的恶性事故方面具有显著的现实意义。     

首秦1号高炉不同喷煤比条件下炉尘灰中含碳物质的研究

通过矿相分析高喷煤比时高炉炉尘(重力灰和布袋灰)中岩矿相的组成,给出了在不同喷煤比条件下未消耗煤粉和焦炭颗粒的面积比.分析了不同喷煤比对高炉炉尘中碳质量分数的影响和碳质量分数对未消耗煤粉比例的影响.给出了首秦1号高炉在提高喷煤比的过程中,高炉炉尘中未消耗煤粉和焦炭颗粒的量及煤粉在高炉内利用率的变化.     

金属陶瓷中(Ti,Me)(C,N)/Ni 界面价电子结构

运用固体与分子经验电子理论(empirical electron theory, EET 理论)计算了Ti(C, N)基多元陶瓷相和金属Ni(面心立方, fcc)的价电子结构以及Ni/陶瓷相界面价电子结构。结果表明:(Ti, Me)(C, N)/Ni 界面电子密度差(Δρ)均大于10%, 界面电子密度(ρ)不连续。碳化物对界面结合因子(ρ,Δρ,σ)影响大小依次是Mo₂C>NbC >WC >TaC;其中添加Mo₂C和WC可以有效改善Ni对陶瓷相的结合性能(润湿性), 从而提高金属陶瓷的强韧性。     

基于主成分分析的高炉喷吹煤粉性能评价

针对高炉喷吹煤性能评价指标存在的不足,提出了一种新的基于主成分分析的高炉喷吹煤综合特性指标提取方法。该方法综合考虑了高炉喷吹煤发热值、着火点、燃烧性、反应性、流动性和可磨性等性能指标,采用主成分分析方法,提取了高炉喷吹煤的综合特性指标：综合燃烧特性指标P1,综合反应特性指标P2,综合流动特性指标P3和综合可磨特性指标P4。新的综合特性指标不仅减少评价指标的数量,且综合特性指标之间相互独立,避免指标之间的重叠。在4个新综合特性指标的基础上,进一步引入煤粉喷吹性能评价指标P,并结合基础性能评价指标F,最终得到煤粉性能的总体评定。     

几种氯化物对高炉喷吹用煤粉燃烧性能的影响

为了提高高炉喷吹煤粉的燃烧率,分析了Ca Cl2,Mg Cl2,Na Cl和Fe Cl3添加剂对高炉喷吹用煤粉燃烧性能的影响,得到各物质添加量对煤粉燃烧率的影响规律。结果表明,适量的Ca Cl2,Mg Cl2,Na Cl和Fe Cl3均能改善高炉喷吹用煤的燃烧性能。当Ca Cl2和Mg Cl2添加量小于1%、Fe Cl3添加量小于2%时,煤粉燃烧率分别随Ca Cl2,Mg Cl2和Fe Cl3添加量的增加而提高;继续增加各物质的添加量,煤粉燃烧率均下降;煤粉燃烧率随Na Cl添加量的增加而提高。与原煤燃烧后产生的未燃煤粉相比,加入氯化物添加剂后高炉喷吹用煤的未燃煤粉颗粒均变得不规则,且粒度明显减小。综合考虑,高炉喷吹用煤粉中Ca Cl2和Mg Cl2适宜的添加比例均为1%,Fe Cl3适宜的比例为2%,Na Cl的添加比例应小于1%。为改善高炉喷吹用煤粉的燃烧性能,4种氯化物添加剂优的先选用顺序为Fe Cl3,Ca Cl2,Mg Cl2和Na Cl。     

在密闭鼓风炉熔炼过程中锗铟的富集及综合回收

在密闭鼓风炉炼铅锌过程中 ,锗和铟富集于真空炉渣中 ,铟富集于B塔底铅和粗铅中 .先采用氯化蒸馏从真空炉渣中回收锗 ,再从其残液中用TBP和P2 0 4 萃取回收铟 ,锗、铟的回收率分别高于 78%,83%;采用碱熔造渣捕集铟、水洗除碱、混酸浸出铟的工艺从B塔底铅中回收铟 ,回收率85 %;采用硫酸熟化浸出、铁屑置换除杂、P2 0 4 萃取富集的工艺从反射炉烟尘中回收铟 ,铟的回收率约 85 %.     

Ti(C,N)-Mo2C-WC-Ni-Go纳米改性金属陶瓷材料的热冲击性能研究

采用XRD、SEM进行了纳米改性Ti(C,N)-Mo2C-WC-Ni-Co金属陶瓷材料的相结构分析和微观结构分析.结果表明,金属陶瓷仍为两相结构,其中陶瓷相呈典型的"芯-壳"结构.在800℃热循环条件下,研究了纳米改性Ti(C,N)基金属陶瓷刀具材料的热冲击裂纹形成与扩展特性,研究表明,相比普通金属陶瓷材料,纳米改性Ti(C,N)基金属陶瓷材料的抗热冲击性能较好;随着热循环次数的增加,试样表面的孔洞的数量和尺寸也明显增加;裂纹扩展过程中出现了裂纹的偏转、弯曲和桥接现象.初步探讨了热冲击裂纹的形成和扩展机理.     

Zn2+-Mg2+-H2O系中和沉锌热力学分析及应用

湿法炼锌废电解液在冷冻结晶除镁时会生成大量ZnSO₄?7H₂O和MgSO₄?7H₂O组成的结晶产物,采用中和水解法实现结晶产物中锌、镁的分离回收。根据配位化学热力学平衡原理,绘制了298K时Zn^₂₊-Mg^₂₊-H₂O系热力学平衡图。结果表明：在pH为6.0~12.0范围内,锌离子优先沉淀析出;pH=8.0时,Zn(OH)_2(s)的条件溶度积pKs=15.6,溶液中[Zn]_T≤1.0×10^_-5mol/L。实验数据表明,在温度60℃、pH为7.0、反应时间80min的最优条件下,锌沉淀率达到100%,镁不沉淀;硫酸镁溶液经蒸发结晶得到MgSO₄?6H₂O,沉锌产物经稀硫酸浸出获得硫酸锌溶液和石膏产品。     

Al、Ti、V和Cr促进高熵合金BCC相形成能力的研究

定量研究了Al、Ti、V和Cr促进CoFeMnNi基高熵合金形成BCC相的添加量,结合元素周期表分析了相关规律。使用真空熔炼炉炼制了CoFeMnNi基高熵合金,使用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、显微硬度计分析了合金的组织结构和硬度。结果表明,CoFeMnNi合金为单一FCC相结构,Al、Ti、V和Cr四种元素单独添加到合金中出现BCC相的添加量分别是0.6、0.6、1和2 mol;促进BCC相形成能力的顺序是Al>Ti>V>Cr;对于元素周期表第4周期的过渡族元素,序号小于25的元素是BCC形成元素,序号越小越有利于在高熵合金中形成BCC相。当合金有BCC相形成时,合金的硬度升高;随BCC相的增加,硬度增加,合金脆性变大。合金含钛2 mol后,合金抗腐蚀能力提升明显,即使在王水腐蚀120 s仍然没有明显的腐蚀痕迹。     

氮气流量、基体温度对反应溅射(Ti,Al)N成膜影响

采用反应直流磁控溅射的方法，通过控制基体温度和N2／Ar流量比，在WC-6％Co基体表面上成功地制备了(Ti，Al)N薄膜。用AFM、XRD、显微硬度测试仪对薄膜的显微形貌、成分、显微硬度进行了测试。结果表明，在N2／Ar流量比较低时薄膜存在明显的(Ti，Al)N的(111)织构，随着N2／Ar流量比的增大，这种(111)织构逐渐变弱，薄膜显微形貌发生较明显的变化，显微硬度也随之变化；N2／Ar流量比超过某一门槛值时不能生成(Ti，Al)N；在一定范围内(250～400℃)，温度对薄膜质量的影响不是很明显。     

Al含量对（Ti，Al）N膜结构性能影响的研究进展

(Ti, Al)N是在TiN基础上发展起来的一种多元膜,目前Al元素对(Ti,Al)N膜的性能影响研究较多,但是不够系统,而且存在一些矛盾之处.综述了Al元素在(Ti,Al)N膜中的作用机理和Al铝含量对(Ti,Al)N膜结构、抗高温氧化、硬度、耐磨性、结合强度等的影响,指出了(Ti,Al)N膜的发展方向.