氧化铝的真空碳热还原—氯化—歧化反应(英文)

通过XRD物相分析和热力学分析研究氧化铝的真空碳热还原—氯化—歧化反应。以氧化铝和石墨为原料,在真空下、1643-1843K的温度范围内进行实验。结果表明,AlCl3(g)与氧化铝碳热还原产生的Al2O(g)或Al(g)反应生成AlCl(g),该AlCl(g)在较低温度下歧化分解为金属铝和AlCl3(g);当压力为100Pa、温度为980K时,AlCl(g)的歧化反应率达到90%。生成的金属铝可以吸附催化CO歧化为C和CO2,并可以与CO二次反应形成Al4C3、Al2O3、C和CO2,导致铝产物中含有C、Al4C3和Al2O3。产物铝中所含的这些杂质随着AlCl(g)歧化反应温度的降低而减少。AlCl3(g)在接近室温的温度下冷凝下来。     

真空下碳热还原氧化铝的二次反应

通过热力学分析和实验研究了真空条件下碳热还原氧化铝的二次反应.热力学分析表明:低温、高压有利于碳热还原氧化铝的产物Al2O、Al与CO的二次反应.分别绘制了Al2O和Al在一定分压下,与CO的二次反应平衡曲线图,给出了各二次反应的CO平衡分压与温度的关系,根据CO的分压和温度、利用二次反应平衡曲线图分析二次反应的产物.氧化铝与石墨的真空碳热还原实验研究证实:Al2O与CO降低温度首先生成Al4O4C和C,Al与CO降低温度首先生成Al4O4C和Al4C3,符合根据二次反应平衡曲线图分析得到的结论,说明二次反应平衡曲线图的合理性.     

Al4C3的形成及对Gr-Al-Si复合材料的作用

Al4C3的生成会影响Gr-Al-Si复合材料的界面反应，然而研究证明在原料中少量的Al4C3存在，有利于提高石墨分布的均匀性，又不影响该材料的高温抗拉强度等综合性能。Al4C3的形成温度以550～600℃为宜，Al4C3的含量可用X射线定量分析来确定。     

Cr3C2/Ni3Al复合材料的高温稳定性

通过对Cr3C2/Ni3Al复合材料在1000℃进行长期时效和氧化实验,分别考察了该材料的高温相稳定性和化学稳定性.结果表明,经1000℃长期时效后,Cr3C2/Ni3Al复合材料中的Cr3C2强化相保持稳定,而基体中则析出一定量的γ相,该相的析出强化了Ni3Al基体,从而使得复合材料的硬度得到进一步提高.Cr3C2/Ni3Al复合材料具有优良的高温抗氧化性能,其表面形成以α-Al2O3为主的致密氧化膜,在空气中的氧化速率仅为Ni3Al合金的1/2.分析认为,Cr3C2在堆焊过程中发生溶解,导致部分Cr固溶于Ni3Al合金基体中,促进了α-Al2O3的形成,从而改善了复合材料的抗氧化性.Cr3C2具有良好的高温化学稳定性并与Ni3Al基体有较好的氧化协同性,从而可得到基体有力支撑以发挥抵抗磨损的作用.优良的高温稳定性使得Cr3C2/Ni3Al复合材料适于在1000℃的高温环境下长期服役.     

真空氯化亚铝歧化法从氧化铝中提取铝

研究了以氧化铝和石墨为原料真空氯化亚铝歧化法提取铝的条件,包括反应温度、预反应和冷凝器的结构。结果表明：在1643~1843 K的温度范围内,氧化铝与碳的反应程度随着反应温度的升高而提高,但铝的提取率首先随着反应温度的升高而提高,在1743 K时达到最高,继续升高反应温度,铝的提取率反而降低;氧化铝与碳进行预反应可以提高金属铝的提取率;金属铝与CO的接触面积越小、冷凝温度越低,C、Al4C3和Al2O3杂质的含量越低,这取决于冷凝器的结构。     

氯化亚铝真空歧化反应研究

通过热力学分析和氯化亚铝歧化过程提取铝的实验研究了氯化亚铝真空歧化反应。热力学分析表明,反应体系总压越低、歧化反应越完全,所需反应温度越低。在总压为5~200Pa、氯化亚铝的歧化反应率为10%~90%的范围内,反应平衡温度在875~1182K之间。实验结果证实,随着温度的逐渐降低,氯化亚铝歧化反应连续进行,反应逐渐趋于完全;歧化温度高于933K时,形成的铝产品中含有Al4C3、C及Al2O3杂质,低于933K时,形成较纯的铝粉。     

SiO2与液态Al反应生成Al2O3/Al复合材料的研究

采用SiO2粉与液态Al反应制备Al2O3／Al复合材料，讨论了SiO2的加入量、反应温度、反应时间对反应速度的影响，分析了不同反应温度和保温时间下生成复合材料的微观结构。试验证明：当SiO2含量较低时，SiO2与Al发生完全反应，形成均匀Al2O3／Al复合层；当ω(SiO2)达一定量时，反应速度反而降低；保温时间为6～8h，反应速度最快，之后变慢。     

铝熔体中添加NH4Al(SO4)2制备Al/Al2O3复合材料

向铝熔体中添加脱水的硫酸铝铵,于900℃下发生分解反应,反应分解的Al2O3原位生成颗粒增强铝基复合材料。SEM观察表明,Al2O3颗粒在铝基体中细小弥散分布,形成球形的、不团聚的增强体颗粒。与基材相比,Al/Al2O3复合材料的耐磨损性能明显提高,耐磨性是基材的4倍,且由硫酸铝铵原位生成的复合材料耐磨性优于添加氧化铝形成的复合材料。拉伸实验结果显示,复合材料的抗拉强度没有明显变化,且塑性有所降低。     

NiTi/(Al3Ti+Al3Ni)层状复合材料的热处理及力学性能

通过真空热压烧结工艺制备了Ni Ti/(Al3Ti+Al3Ni)层状复合材料,并分别在750、850和950℃条件下进行退火。利用XRD、SEM和EDS对材料的成分及组织进行了观察与分析。结果表明,热处理对Ni Ti/(Al3Ti+Al3Ni)层状复合材料结构没有影响,仍然保持热处理前的Ni Ti层、反应带和金属间化合物层(两相区)结构,但热处理改变了反应带的厚度,并促进了Al3Ni相的形成。Hopkinson压杆试验表明,垂直于叠层方向的抗压强度为1233 MPa,平行于叠层方向的抗压强度为1163 MPa;在垂直于叠层方向上,Ni Ti/(Al3Ti+Al3Ni)层状复合材料的硬度呈现周期性变化规律,反应带处达到最高值,其次是两相区,最后是Ni Ti层和中间带,热处理后试样的硬度仍保持这一规律,但硬度值有所降低。     

亚微米Al2O3颗粒表面稀土改性对Al基复合材料界面润湿性的影响

采用液相包裹法对亚微米Al2O3颗粒表面进行稀土氧化物Y2O3改性.通过表面改性前后颗粒增强Al基复合材料制备过程中,Al熔体在颗粒间渗透压力的变化,研究了颗粒表面Y2O3改性前后与Al熔体间界面润湿性的变化;同时利用真空座滴法对界面润湿性的变化进行了评定.结果表明:Al熔体在表面经Y2O3改性的Al2O3颗粒中的渗透压较改性前显著降低;颗粒表面改性后与Al熔滴间的接触角明显减少且与颗粒表面Y2O3包裹程度有关;说明颗粒表面经Y2O3改性后与Al基体间的润湿性得到了明显的改善,且6061Al较2024Al对Al2O3颗粒具有更好的润湿效果;其改善的主要原因是Y2O3与基体Al发生了界面反应,体系产生了反应润湿的结果.     

Reaction thermodynamics and kinetics on in-situ Al2O3/Cu composites

１　ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮＰｕｒｅｃｏｐｐｅｒａｎｄｉｔｓａｌｌｏｙｓｈａｖｅｇｏｏｄｅｌｅｃｔｒｉｃａｌａｎｄｈｅａｔｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙａｎｄｐｏｏｒｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｓｏｔｈａｔｔｈｅｙｃａｎｎｏｔｏｆｔｅｎｍｅｅｔｔｈｅｎｅｅｄｓｏｆｍｏｄｅｒｎｉｎｄｕｓｔｒｙ．Ｉｎｔｈｅｃｏｎｄｉｔｉｏｎｏｆｋｅｅｐｉｎｇｈｉｇｈｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙ,ｈｏｗｔｏｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ,ｅｓｐｅｃｉａｌｌｙｈｏｔｓｔｒｅｎｇｔｈａｎ…     

不同钛碳摩尔比和铝含量对Ti－Al－C体系燃烧合成Ti3AlC2粉体的影响

以Ti，Al，C和TiC粉末为原料，研究了钛碳摩尔比和Al含量对Ti—Al—C体系燃烧合成产物相组成的影响。实验表明，不同的钛碳摩尔比和Al含量变化，对Ti-Al—C体系燃烧合成Ti3AlC2粉体有很大影响。当Ti／C=1或1．5时，燃烧产物主晶相是TiC，与原料中Al含量变化关系不大；Ti／C=2和Ti／C=3时，主晶相分别是Ti3AlC2和Ti2AlC，它们的衍射峰强度均分别随原料中Al含量增加而增强，当Al含量增加到一定量后，Ti3AlC2和Ti2AlC的衍射峰强度均又减弱；TiC是Ti-Al-C体系燃烧合成Ti3AlC2相的中间产物。     

原位生成Al2O3、TiB2和Al3Ti/Al复合材料的热循环行为

本文研究了Al-TiO2-B系原位生成Al2O3、TiB2和Al3Ti/Al颗粒增强铝基复合材料的热循环行为，研究结果表明了纯铝及B／TiO2摩尔比分别为0、1和2的颗粒增强铝基复合材料的热循环行为具有以下结果，纯铝和复合材料热循环后均产生了残余应变和滞后环；Al-TiO2-B系列复合材料热循环应变的各项指标均比纯铝基体大大降低，且具有较小的内耗功和较好的热稳定性，可以预测其具有较高的热疲劳寿命，热循环曲线能很好的评估复合材料在温度循环变化的环境中工作时的热稳定性和热疲劳。     

Ni_3Al(B)系金属间化合物在LiCl-KCl熔盐中的腐蚀电化学行为

研究了Ｎｉ３Ａｌ（Ｂ）系金属间化合物在４５００Ｃ纯的和含有“杂质”的ＬｉＣｌ－ＫＣｌ熔盐中的阳极极化曲线。发现在纯盐中阳极不出现Ｆｌａｄｅ电位,不发生电化学钝化。在含有“杂质”的熔盐中,所研究的金属间化合物都出现电化学钝化,阳极电流密度降低。Ｌｉ２ＣＯ３是合金熔盐腐蚀有效的缓蚀剂。在分别含有“杂质”ＭｇＯ、ＺｎＯ、ＭｎＯ２金属氧化物的熔盐中,金属间化合物的阳极电流密度都增高,并依据金属氧化物的溶解度积,有时会使合金的阳极极化曲线出现扩散控制或电化学钝化过程。讨论了在ＬｉＣｌ－ＫＣｌ熔盐腐蚀电化学中的作用,指出三条途径形成的氧化物及其行为。     

Cr3C2/Ni3Al复合材料的微观组织和室温耐磨性

采用药芯焊丝法制得Ni-Al-Cr3C2复合焊丝,将该焊丝堆焊于工件表面,在堆焊过程中,利用氩弧物理热和Ni-Al反应热,Ni与Al化合反应生成Ni3Al金属间化合物,Cr3C2则发生分解,除少部分[C]与[Cr]固溶于Ni3Al基体中外,大部分反应重新析出细小的Cr3C2相,均匀地分布于Ni3Al基体中.室温磨粒磨损和微动磨损实验结果表明,Cr3C2/Ni3Al复合材料的耐磨性为Stellite12合金的2倍左右,较高的硬度、高的碳化物体积分数以及碳化物与Ni3Al基体间良好的界面结合力是Cr3C2/Ni3Al复合材料耐磨性优良的主要原因.     

Al2O3颗粒增强铝基复合材料的热变形研究

制备了Al2O3颗粒增强铝基复合材料,利用Gleeble-1500热模拟试验机,在不同变形温度、不同变形速率下对试验材料进行压缩试验,研究Al2O3颗粒增强铝基复合材料和纯铝的热变形行为.结果表明,试验材料的流变应力随着变形温度的降低和变形速率的增加而升高;Al2O3颗粒对铝基复合材料具有明显的强化作用,且能抑制复合材料的动态再结晶过程.     

Some reactive processing aspects of high-temperature aluminides Nb3Al and RuAl

In the present investigation elemental powder mixtures with nominal composition of Nb-25at. % Al and Ru-50at.% Al corresponding to Nb₃Al and RuAl intermetallic phases were prepared. Green compacts from these mixtures were reactive sintered in vacuum or hot isostatically pressed after being encapsulated and reacted in quartz capsules. In the absence of pressure, reactive sintering at temperatures up to 1800 °C did not lead to densification, and swelling effects were observed. Reactions of formation of Nb₃Al and RuAl were found to take place at different temperature regions characteristic for each aluminide system, with clear dependence of the reaction temperature on the heating rate of the powder mixtures. Dilatometry studies showed that swelling occurred instantaneously at temperatures corresponding to the reaction temperature and led to a volume increase of about 25% and 42% for Nb₃Al and RuAl, respectively. The activation energy for the reactions was estimated from the differential thermal analysis. Similar data for the NiAl intermetallic phase were also obtained for comparison. The densification behavior and the phase composition of the reaction products were investigated and correlated with the heating rate, the mutual solubility of the reactants, and the amount of liquid phase available during the reaction.