钛铁矿碳热反应原位合成GT35钢结硬质合金的热力学分析

充分利用天然矿物钛铁矿(FeTiO3)中的铁和钛,采用原位合成反应烧结技术,成功制备了TiC基钢结硬质合金GT35.在真空炉中实现了合成与烧结一体化,为钢结硬质合金的低成本制备进行了有益的探索研究.对钛铁矿-碳体系的热力学过程进行了详细的理论分析,研究表明:体系主要发生碳热还原反应,中间产物为多种钛的氧化物,热力学上最为稳定的物相为TiC和Fe固溶体.通过实验证实,获得了界面结合良好、组织致密的钢结硬质合金.     

钛铁矿原位反应合成Al_2O_3-TiC颗粒增强铁基复合材料

利用钛铁矿铝热碳热原位还原技术成功制备了Al2O3-TiC增强铁基复合材料。通过XRD,SEM和力学性能检测方法分析了钛铁矿原位合成和添加合成两种方式对Al2O3-TiC增强铁基复合材料的组织和力学性能的影响。结果表明:利用钛铁矿合成的铁基复合材料的增强相为Al2O3,MgAl2O4,TiC和Fe相,添加合成过程中会发生一些硬质相TiC被氧化的现象。钛铁矿原位合成Al2O3-TiC增强铁基复合材料的基体组织呈粗大的块条状分布;添加合成的复合材料的铁基体以块状均匀分布。制备的Al2O3-TiC增强铁基复合材料的性能比较优良。材料的最佳综合力学性能为抗弯强度937MPa,维氏硬度532。     

Fe含量对钛铁矿原位反应合成Al2O3Ti(C,N)-Fe复合材料的影响

利用钛铁矿通过碳热铝热原位还原反应、采用热压工艺制备了致密的Al2O3-Ti(C,N)-Fe复合材料,使钛铁矿两种主体成分Ti和Fe得到充分有效的利用.研究了Fe含量对制备过程、合成产物组织和性能的影响.结果表明,Fe含量的增加降低了碳热反应的温度;随Fe含量的增加,Fe相开始团聚,材料的组织都变得粗大;同时,随Fe含...     

升温速率对钛铁矿原位合成GT35钢结硬质合金的影响

采用天然钛铁矿碳热还原原位合成技术,真空烧结一步制备GT35钢结硬质合金.针对升温速率对合金显微结构形成及力学性能的影响进行了理论分析和实验验证,结果表明:升温速率的控制,对系列碳热还原反应过程,副产物CO的排放及显微组织的形成影响显著.以5.5℃/min的速率升温得到的GT35合金组织结构均匀致密,密度达6.19g/cm3,抗弯强度达693.9MPa.     

TiB2-金属陶瓷及其涂层制备技术的研究进展

评述了近年来对TiB2-金属陶瓷及其原位合成技术的研究进展。从其烧结工艺、显微结构及其在涂层中的原位合成制备技术等方面进行了分析和讨论。指出了目前限制TiB2-金属陶瓷广泛应用的主要问题：原料价格昂贵、烧结工艺复杂、难以致密化，同时，涂层的力学性能有待进一步提高，并提出了解决上述问题的可行途径。     

致密TiC-Al2O3-Fe 金属陶瓷的自蔓延高温合成

通过自蔓延高温合成结合准热等静压法(SHS/PH IP) 制备出了致密的TiC₂Al₂O₃-20Fe 金属陶瓷。研究了延迟时间、高压持续时间、压力等工艺参数对金属陶瓷密实度的影响, 分析了金属陶瓷的相组成、微观组织及性能。结果表明, 燃烧合成过程中气体的排放和液相的存在是合成密实材料的关键, 通过优化工艺合成了密实度为97. 7% 的TiC₂Al₂O₃-20Fe 金属陶瓷。金属陶瓷由TiC、Al₂O₃ 和Fe 粘结相组成。粘结相Fe 与Al₂O₃ 之间界面光滑,Fe 与T iC 之间有一较薄扩散层。TiC₂Al₂O₃-20Fe 金属陶瓷的抗弯强度和抗压强度分别为890M Pa 和18. 4 GPa。      

电场激活压力辅助法原位合成TiC-TiB_2-Ni/TiAl/Ti功能梯度材料

运用电场激活压力辅助合成(FAPAS)和原位合成技术制备了TiC-TiB2-Ni/TiAl/Ti功能梯度材料,主要研究了外加电场对材料合成及层界面扩散连接的作用,分析了材料各层及界面微观组织和相组成;分析了电场的施加以及TiAl的燃烧反应对材料合成过程及合成结构的影响;研究结果表明,TiC-TiB2-Ni/TiAl/Ti功能梯度材料的界面区产生成分的互扩散和形成了良好的冶金结合,从钛板到金属陶瓷层的显微硬度呈梯度变化。     

SHS／PHIP技术制备TiC—30Fe金属陶瓷的显微组织及形成过程研究

通过自蔓延高温合成结合准热等静压法制备出了致密度为９６．３％的ＴｉＣ－３０ｗｔ％Ｆｅ金属陶瓷。分析了金属陶瓷的结构和组织，讨论了ＳＨＳ／ＰＨＩＰ制备金属陶瓷的材料结构形成过程。结果表明，金属陶瓷由近乎球形ＴｉＣ颗粒和Ｆｅ粘结相组成。粘结相Ｆｅ与ＴｉＣ之间有一较薄扩散层。     

Al—TiO2自蔓延高温合成和热爆合成金属陶瓷宏观动力学差异

通过试验观察了Al-TiO_2自蔓延高温合成(SHS)和热爆合成Ti-Al_2O_3金属陶瓷复合材料宏观结构差异,并结合冶金学原理对此作了分析。发现Al-TiO_2反应系统以SHS方式进行时,能合成组成、结构均匀的Ti-Al_2O_3金属陶瓷复合材料,而热爆方式进行时则不能做到。     

钒钛铁精矿碳热还原制备铁基摩擦材料的热力学分析

利用钒钛铁精矿中的铁和钛元素,以钒钛铁精矿、石墨为主要原料,按铁基摩擦材料的成分添加其他组份,采用原位合成技术,实现合成与烧结一体化,制备铁基摩擦材料。对钒钛铁精矿还原过程中的热力学进行计算和分析,利用TG–DSC检测方法对还原过程中的质量变化进行分析。结果表明:当温度高于979 K时,钒钛铁精矿中Fe氧化物和Ti氧化物相继发生还原反应,其还原过程为:首先Fe3O4被还原,其次是钛磁铁矿和钛铁矿发生反应生成Fe和Ti的氧化物,最后是Ti的各阶氧化物反应生成TiC。本实验根据分析结果,制定了合理的工艺路线,获得了组织致密,结合优良的铁基摩擦材料。     

Rutile from ilmenite using coconut pith as a reductant

Rutile, the raw material needed for chloride route has to be prepared by removing iron from ilmenite, as rutile deposits are scarce in nature. In this study, the iron oxide present in ilmenite was reduced for different times and temperatures using coconut pith which is an agrowaste available in large quantities in Kerala. Pith has lowS, P and ash contents and has a moderate calorific value. The reduction process was studied using chemical analysis, SEM, X-ray and EPMA. Reduction of iron oxide in the ilmenite reaches a maximum at 3 to 4 h at 1040°C containing 84% of iron in the metallic state and the rest in the ferrous state. Treatment with 20% hydrochloric acid at 80°C for 1 h with stirring, leaches out most of the iron from the reduced ilmenite leaving behind only 2% iron. The SEM and X-ray data show the gradual reduction and structural changes taking place during reduction of ilmenite with coconut pith.     

Novel process for enhanced lunar oxygen recovery

The generally accepted method for recovering oxygen on an extraterrestrial body is by thermal reduction of indigenous minerals, the most amenable of which is ilmenite, FeTiO₃. Thermodynamic modelling shows that carbon is a more effective reductant than hydrogen. In this paper the effect of extended ball milling on the carbothermic reduction of a terrestrial beach sand derived ilmenite is examined. The rate of oxygen recovery into the gas phase is substantially faster for powders milled together and a concomitent lowering of onset temperature is also noted. XRD examination of the final powders indicate that reduction of ilmenite proceeds via elemental iron and rutile which is then further reduced to sub-oxides. The presence of nitrogen, or excess carbon, leads to vastly greater oxygen recovery due to the formation of titanium nitride or carbide with complete release of oxygen from the mineral achieved in 1 h at 1200°C.     

微波等离子体还原钛铁矿工艺研究

利用微波等离子体技术,在氢气和甲烷的气氛中,对钛铁矿进行了还原。通过XRD和SEM分析了不同的甲烷流量及微波功率对还原产物的组成及形貌的影响。研究结果表明,反应气体中碳浓度的增加或微波功率的提高,有利于纳米碳管的生长,并加快钛铁矿的还原速率。     

ABO3型钛铁矿结构化合物的容差因子

通过结构解析, 建立了ABO₃型钛铁矿的容差因子计算公式以评估结构的稳定性, 经过分析具有钛铁矿结构的MgTiO₃、NiTiO₃、CoTiO₃、ZnTiO₃以及(Zn_1-x, M_x )TiO₃(M为Mg、Ni、Co)复合钛铁矿的稳定性, 验证了容差因子公式的合理性; 通过对已发现的具ABO₃型钛铁矿结构的化合物的统计分析, 提出形成稳定钛铁矿结构的经验容差因子范围和经验电负性差值, 即: t>0.80, e>1.465.     

ABO3型钛铁矿结构化合物的容差因子

通过结构解析, 建立了ABO₃型钛铁矿的容差因子计算公式以评估结构的稳定性, 经过分析具有钛铁矿结构的MgTiO₃、NiTiO₃、CoTiO₃、ZnTiO₃以及(Zn_1-x, M_x )TiO₃(M为Mg、Ni、Co)复合钛铁矿的稳定性, 验证了容差因子公式的合理性; 通过对已发现的具ABO₃型钛铁矿结构的化合物的统计分析, 提出形成稳定钛铁矿结构的经验容差因子范围和经验电负性差值, 即: t>0.80, e>1.465.     

Tolerance factor and the stability discussion of ABO3-type ilmenite

The tolerance factor of ABO₃-type ilmenite by analyzing the ABO₃ ilmenite crystal structure is established. Combining with the electronegativity difference and octahedral factor of ABO₃ structure, regularities governing the formation and the stability of ilmenite-type compounds are discussed. The tolerance factor equation was proved appropriate for ilmenite structure by analyzing the structure stability of some ilmenite compounds. According to the results of statistically analyzing the tolerance factor and electronegativity difference of the present ABO₃-type ilmenite, the experience tolerance factor value and experience electronegativity difference value to form stable ilmenite compound were obtained, that is, t > 0.80 and e > 1.465, and the lowest limit of the octahedral factor for ilmenite formation is 0.48.     

熔盐电解钛精矿制备钛铁合金的脱氧历程

以攀枝花地区的钛精矿为原料通过CaCl2熔盐电解工艺直接制备FeTi合金。主要通过不同时间间断实验对电解过程进行跟踪,结果表明以钛精矿为原料电解制备FeTi合金的过程中首先得到金属铁和钙钛矿,然后是钙钛矿电解得到钛的低价氧化物,最后是钛的低价氧化物电解得到钛和形成FeTi合金,通过阴极失重实验验证了分段反应的结论。最后对钙钛矿的形成机理进行了实验研究,得到CaTiO3形成有两个途径：（1）熔盐参与反应,并且是主要成因;（2）熔盐CaCl2水解得到CaTiO3。     

Effect of Relative Reduction on Property of Steel-Mushy Cu-Graphite Composite

The rolling treatment of steel-mushy QTi3.5-3.5 graphite composite was conducted under different relative reduction at room temperature. The effect of room-temperature rolling on interfacial mechanical property of steel-mushy QTi3.5-3.5 graphite composite was studied and the relationship between interfacial shear strength and relative reduction was established. The results show that, for steel-mushy QTi3.5-3.5 graphite composite, which consists of 1.2 mm-thick 08AI steel plate and 2.8 mm-thick QTi3.5-3.5 graphite layer, there is a nonlinear relationship between interfacial shear strength and relative reduction in graphite layer. When relative reduction is smaller than 1.1%, interfacial shear strength increases with increasing the relative reduction. When relative reduction is larger than 1.1%, interfacial shear strength decreases with increasing the relative reduction. When relative reduction is 1.1%, the largest interfacial shear strength of 145.2 MPa can be obtained.     

具有大驱动位移的复合结构型PZT压电陶瓷

采用PZT作为基体材料,通过化学还原的方法制备了具有大位移驱动能力的复合结构型压电陶瓷。研究了其预制应力的分布,探索了还原制备工艺,测试了驱动性能。结果表明,复合结构的优化设计方案是,还原层厚度比率为0.3;与普通压电陶瓷驱动器相比,复合结构型PZT压电陶瓷具有较低的谐振频率,驱动位移量提高3倍多;还原层相结构中存在二次氧化的基体相,表明其还原工艺仍需改进。