TiC 颗粒增强喷射沉积Al-Fe-V-Si合金的组织及力学性能

通过使用X射线衍射 (XRD)、光镜 (OM )、电子扫描电镜 (SEM )、透射电镜 (TEM ) ,对在Al 8 5Fe 1 4V 1 7Si合金中原位反应生成TiC的喷射沉积态及挤压态的显微组织进行了分析和研究 ,并对合金的力学性能进行了测试。结果表明 ,原位反应生成的TiC颗粒抑制了针状相的形成 ,改善了合金的显微组织 ,生成的TiC颗粒均匀地分布在合金基体中。喷射沉积Al Fe V Si+3TiC挤压态的室温和高温强度明显高于喷射沉积Al Fe V Si合金的强度 ,在 2 98K的抗拉强度和屈服强度分别提高了2 5MPa和 2 0MPa ,在 5 88K时则分别提高了 44MPa和 75MPa ,而且塑性也有明显的提高。     

真空下Al2O生成及其歧化分解的热力学

分析在不同压力下,氧化铝和还原剂碳反应生成铝低价氧化物(Al2O)的热力学条件.结果表明,在常压下反应在2380K以上发生,而在残压为300～30Pa时反应在1820～1700K时就能进行,比常压下降低560～680K.压力对Al2O歧化分解为铝和氧化铝有一定的影响,但影响不大.     

铝-硅复合还原氮化合成矾土基β-SiAlON的研究

以高铝矾土(Al2O3含量68%)、金属铝粉和硅粉为原料,按一定比例配料、混料,将混合均匀的试样,在1100℃~1550℃氮化处理6h,然后测定氮化试样的重量变化率,借助XRD、 SEM及EDS等手段,分析试样的物相组成、显微结构和微区成分.对比单一还原剂铝、硅的反应过程,研究铝-硅复合还原剂还原氮化合成矾土基β-SiAlON的反应过程及机理.结果表明:1100℃,铝粉氮化生成AlN,同时铝粉还原SiO2生成Si; 1200℃,硅粉氮化生成Si3N4,同时有硅粉、氮气和SiO2反应生成Si2N2O; 1300℃~1350℃, Si3N4通过固溶逐渐转化为β-SiAlON,同时有少量硅粉发生还原反应;1400℃~1550℃,试样进入固溶阶段,β-SiAlON量逐渐增多,1500℃达最佳值,生成的β-SiAlON为颗粒状和短柱状.与单一还原剂相比复合还原剂生成β-SiAlON的含量相对较高,晶体发育较好.     

微/纳米双尺度混杂颗粒增强铝基复合材料的制备工艺

采用粉末真空热压烧结机,将微米尺度的SiC颗粒、Al-Si合金基体粉末与反应剂CuO粉末混合后加热到一定温度,使CuO与Al发生原位反应,生成纳米尺度的Al2O3颗粒,然后冷却、热压,制得(微米SiC+纳米Al2O3)/Al-Si双尺度混杂颗粒增强铝基复合材料,并对复合材料进行热处理强化。研究了不同的原位反应加热温度、热压温度、热压压力对复合材料组织、硬度及磨损性能的影响。结果表明,采用微米SiC及纳米Al2O3混杂颗粒强化、热压强化、热处理强化等强化后制备的铝基复合材料具有较高的硬度及耐磨性。原位反应加热温度为620℃、热压温度510℃、热压压力3MPa时,复合材料试样组织细小致密,硬度及耐磨性最好,复合材料的磨损机制主要为磨粒磨损。     

准东煤矿物分布及其熔融特性变化规律分析

对准东煤进行浮沉试验,通过煤灰化学组成和煤灰熔融性分析探讨了矿物在不同密度级中的分布及熔融特性变化。结果表明,不同矿物因成分、密度等差异向不同密度级富集,煤灰化学成分分析显示高密度级比重液富集样品灰化后的Al2O3、Si O2与Fe2O3含量较高,低密度级富集样品灰化后Ca O、SO3与Mg O含量较高,而Ti O2与K2O+Na2O在各密度级样品灰分中的含量较为稳定。Al2O3、Si O2高温下生成莫来石(3Al2O3·2Si O2)使准东煤灰熔融性温度随密度级呈现升高的趋势。1.5~1.8kg/L密度级富集样品因较低的Si O2和较高的Fe2O3,还原气氛中生成硬绿泥石、铁斜晖石、铁橄榄石等低熔点化合物,煤灰熔融性温度较低。碱酸比、硅比、氧化钠含量、硫分结渣指数等指标表明,准东煤中矿物质经浮沉试验分级偏析后,沾污与结渣特性减弱。     

利用碳气化反应热力学的影响因素调控铁氧化物的碳热还原热力学

分析了温度、碳储能、反应体系总压和惰性气体分压等因素对碳气化反应热力学的影响规律,并根据碳气化反应和铁氧化物的碳热还原反应之间的热力学联系,提出利用碳气化反应热力学的影响因素调控铁氧化物的碳热还原热力学,从而降低碳热还原温度,实现节能降耗的新思路:一是可利用碳气化反应热力学的影响因素降低铁氧化物的碳热还原温度;二是使Fe2O3在低于570℃下经Fe2O3→Fe3O4→Fe还原顺序被碳热还原为Fe。     

多金属结核金属化还原过程热力学及动力学

对多金属结核金属化还原过程进行热力学和动力学分析,研究其热力学上的可行性和反应速率限制环节。结果表明,MnO2还原起始温度最低,优先被还原;NiO、CoO、CuO、Fe2O3四种氧化物的还原比MnO容易,其中最难还原的是Fe2O3,其开始还原温度约798℃(1 071K),而碳还原MnO的理论开始反应温度约为1 420℃(1 693K),为选择性还原提供了充足的温度范围;反应体系的反应速率受扩散过程控制,固相反应动力学方程符合金斯特林格方程。     

Al3Fe价电子结构及其对Al-Fe合金性能的影响

基于EET理论计算并分析Al3Fe的价电子结构与合金第二相强化、高温稳定性、范性的关系.结果表明,Al3Fe最强共价键(n1(Al3Fe)=1.0834)键合强度远大于γ(-Mg(17)Al(12))(n1(γ(-Mg(17)Al(12))=0.3455)和Mg2Si(n1(Mg2Si)=0.3241)的键合强度,有利于合金强度的提高.Al3Fe的成键能力F(ν)(Al3Fe)(729.87)远大于γ(-Mg(17)Al(12))(F(ν)(γ(-Mg(17)Al(12)))=44.22)和Mg2Si(F(ν)(Mg2Si)=42.76)的成键能力,有利于合金稳定性的增强.Al3Fe的晶格电子密度ρ1(Al3Fe)(8.6357%)小于α-Al(ρ1(α-Al)=15.6808)与Mg2Si(ρ1(Mg2Si)=21.6478)的晶格电子密度,Al3Fe晶胞中强、弱键分布n(α)不均,不利于合金的范性.     

SiCw／MoSi2的化学炉自蔓延高温合成及反应过程研究

采用“化学炉”自蔓延高温合成（COSHS）技术，成功地原位合成了SiCw／MoSi2复合粉体。通过在原料中引入Si3N4晶须，在产物中获得了SiC晶须。XRD结果表明，产物中除了主要的MoSi2和SiC相，还含有少量的Mo4.8SiC0.6。研究了中间产物的相组成和反应过程中的温度变化，指出“化学炉”自蔓延合成SiCw／MoSi2复合粉体的反应过程包括如下两步反应：①Mo与Si自蔓延反应生成MoSi2；②Si3N4与C反应生成SiC和N2。     

熔盐电解TiO2/SiO2混合物制备钛硅合金的热力学分析

以熔盐电解TiO2/SiO2混合物制备钛硅合金为研究对象,通过热力学计算,分析了TiO2/SiO2在直接电解还原过程中可能的反应路径。结果表明,TiO2和SiO2的电脱氧反应倾向于TiO2在单质Si基础上电解还原得到TiSi2,以及SiO2在单质Ti基础上得到Ti5Si3合金。中间产物CaTiO3和CaSiO3稳定,较难被还原。增大熔盐中O2-的活度有利于降低CaTiO3和CaSiO3的分解电压。CaTiO3在电脱氧后优先与Si反应生成TiSi2,CaSiO3在电脱氧后优先与Ti反应直接生成Ti5Si3。     

Silica-alumina molar ratio and some factors effect on the synthesis of zeolites from fly ash

In order to improve the activity and eliminate some impurities, pretreatment was used before hydrothermal synthesis. The fly ash was mixed with an aqueous NaOH solution, the alkali melted fly ash was also adopted, which is hydrothermally treated at about 104 °C, and the liquid/solid ratio was controlled at 6:1. In order to control Si/Al molar ratio, SiO₂ or Al₂O₃ powers were added to the fly ash. The results of XRD and SEM show that the alkali melted can activate fly ash and eliminate its quartz and mullite, along with the improvement of Si/Al molar ratio and alkalinity. In addition, zeolite Na-A changes into sodalite gradually, and nepheline is the synthesized intermediate product. Those results were discussed on the basis of a formation mechanism of zeolite from fly ash.     

利用粉煤灰中溶出的硅、铝定向合成沸石

基于水热合成沸石条件下研究获得的内蒙古乌海乌云电厂粉煤灰和呼和浩特呼一电厂粉煤灰中硅、铝的溶出规律,添加适量外源硅、铝调配硅铝比,采用水热合成法定向合成A型和X型沸石,采用XRD鉴定了合成产物,考察了碱度对沸石合成的影响.结果表明:两种粉煤灰中硅的溶出量随时间延长而增加,而铝的溶出量先增加后减小,可溶出的硅、铝量远小于粉煤灰组成中的硅、铝含量;碱度的增加有利于A型沸石晶核的形成和生长;此外,还定向合成了X型沸石.论文研究证实,水热合成条件下粉煤灰中溶出的有效硅、铝才是合成沸石时可利用的有效成分,以溶出的硅铝量指导水热合成,可定向合成出多型沸石.     

准格尔电厂炉前煤矿物组成及其对高铝粉煤灰形成的贡献

准格尔电厂粉煤灰中的Al₂O₃含量高达52.72%,这在世界上十分少见,为详细了解这一特殊粉煤灰的成因并加以高附加值利用,采用ICP-AES,XRD和FESEM-EDX等方法详细研究了该电厂炉前煤的煤岩、煤质、煤中矿物组成和灰成分特征,同时测定了粉煤灰的化学成分.结果表明,准格尔电厂煤中矿物以高岭石和勃姆石为主,分别占煤中矿物总量的71.1%和21.1%.粉煤灰中高Al₂O₃含量来源于煤中丰富的高岭石和勃姆石矿物在电厂高温下的转化和分解产物;石英仅占煤中矿物组分的1.9%,也相应地提高了粉煤灰中的Al₂O₃/SiO₂质量比,使得这一比值达到1.50,是常见粉煤灰的3倍左右.煤中其它矿物含量较少,使得粉煤灰中其它氧化物含量相应降低,这为高铝粉煤灰的高附加值利用奠定了良好基础.     

高铝粉煤灰在碱溶过程中的结构演变及行为

为了探究高铝粉煤灰在碱溶液中的反应规律, 利用XRD和SEM等手段分析了山西某地高铝粉煤灰与氢氧化钠溶液反应前后的结构演变及行为。研究结果表明 高铝粉煤灰主要由莫来石、石英和玻璃态物质组成, 其元素分布弥散。在120 ℃的氢氧化钠溶液中, 玻璃态物质能被较快分解, 而莫来石与石英溶解缓慢, 并生成铝酸钠与硅酸钠, 二者进一步生成钠硅渣。180 ℃下添加石灰时, 氢氧化钠溶液浓度不低于30 g/L时才能有效分解莫来石与石英, 形成铝雪硅钙石和铝酸钠。     

碱激发高炉矿渣-粉煤灰制备充填胶凝材料

以河南某材料公司的高炉矿渣和粉煤灰为原料,NaOH溶液为碱激发剂,对山东某金属矿山的尾砂进行胶结充填体强度试验。结果表明,在高炉矿渣与粉煤灰的质量比为4,NaOH浓度为8 mol/L,液固质量比为0.5情况下,充填材料试件3 d、28 d的抗压强度分别为2.12和6.84 MPa,满足充填要求。SEM分析表明,高炉矿渣和粉煤灰在碱激发后生成大量的凝胶相,是充填材料试件产生强度的主要原因;XRD和FTIR分析表明,碱激发材料中出现了水化硅酸钙的晶相峰,Si（Al）-O-Si在碱激发作用下发生解聚后又重新聚合形成［SiO₄］,以及碱激发后的材料体系吸收空气中的CO2生成碳酸盐矿物,是净浆试件强度的主要来源。     

燃煤排放可吸入颗粒物中砷的分布与富集机理

以我国西南地区典型燃煤电厂为对象，研究砷在煤和飞灰中的分布，从煤粉-静电除尘器(ESP)前飞灰-静电除尘器(ESP)飞灰-静电除尘器(ESP)后飞灰，砷的浓度逐渐上升，在ESP后烟气中浓度达到最大值；随着粒级的减小，砷在不同粒级可吸入颗粒物中的浓度总体上表现出上升趋势；认为飞灰对砷的富集作用主要有4种：硅酸盐熔体对砷的溶解作用；飞灰中的化学成分与砷的化合物反应生成稳定的化合物；飞灰对砷化合物的吸附作用；气相砷化合物在飞灰表面的凝结作用。     

粉煤灰加碱烧结过程的热力学分析

分析了粉煤灰与碳酸钠烧结过程中可能发生的各种反应, 通过理论计算, 得出了各个反应的吉布斯自由能。当温度高于973 K时, 各反应的吉布斯自由能均为负值, 反应可自发进行。对粉煤灰与碳酸钠的混合物进行了烧结试验, 并分析了烧结产物。理论和实验结果都表明通过烧结可使粉煤灰中大部分的石英和莫来石得到活化, 有利于下一步的提取。     

用略阳电厂粉煤灰合成沸石的试验研究

以略阳电厂粉煤灰为原料,进行了用水热法和熔融水热法合成A型沸石和Y型沸石的试验研究。结果表明：粉煤灰在80 ℃和碱性条件下水热反应4 d,可获得含P型沸石和X型沸石的粉煤灰沸石;向粉煤灰中加入Al(OH)₃和NaOH固体,以800 ℃熔融1 h后,在80 ℃下水热反应12 h,可获得A型沸石;向粉煤灰中加入硅灰石和NaOH固体,以800 ℃熔融1 h后,在80 ℃下水热反应36 h,可获得Y型沸石。将3种合成沸石与天然沸石和粉煤灰进行吸附溶液中Cd²⁺的对比,吸附能力由强到弱的排序为Y型沸石＞A型沸石＞粉煤灰沸石＞天然沸石＞粉煤灰。     

高碱灰渣烧结熔融过程中的物相变化

为了掌握高碱灰渣烧结熔融过程中的物相变化规律,选取黑液煤浆灰渣展开研究.试验中采用经低温灰化后,粒径为38.5~74.0 μm的灰样,在不同温度下测出烧结率.然后对烧结灰进行XRD物相分析和SEM微区结构分析.结果表明：高碱灰渣具有很强的烧结熔融特性,这主要是因为大量较低熔点的黝方石、蓝方石、霞石、无水芒硝等物相生成.高碱灰渣钠基化合物的物相变化过程为黝方石（Na₈Al₆Si₆O₂₄SO₄）、无水芒硝（Na₂SO₄)黝方石、霞石（Na₆KAl₇Si₉O₃₂)蓝方石（K_1.6Ca_2.4Na_4.32(Al₆Si₆O₂₄)(SO₄)_1.52）、霞石（NaAlSiO₄）.     

粉煤灰用于制备莫来石-SiC材料的实验研究

利用粉煤灰、铝矾土、碳化硅为原料，在1450℃下烧结制备了莫来石-SiC复合材料，采用XRD、SEM等手段研究了莫来石～SiC复合材料的性能、物相和显微形貌。结果表明：当混合料M（其中Al／Si=1．0，摩尔比）=10％，所得材料的显气孔率、吸水率最小，分别为16．09％和6．27％，抗折强度和体积密度最大，分别为46．7MPaN2．57g／cm^3此时，构成材料的主要晶相为SiC、莫来石和刚玉，莫来石的相对含量达到最大值，为38．99％。SEM分析表明，生成的莫来石和刚玉镶嵌在SiC中间，当M=10％，莫来石呈现网状小球体的形态。