Na_3AlF_6-AlF_3-LiF-MgF_2-Al_2O_3-Sm_2O_3熔盐体系表面张力的研究

采用拉筒法测定了在905~1055℃温度范围内Na_3AlF_6-AlF_3(12%)-LiF(5%)-MgF_2(5%)-Al_2O_3-Sm_2O_3熔盐体系的表面张力,研究了温度、Al_2O_3和Sm_2O_3添加量对熔盐表面张力的影响,并用最小二乘法建立了熔盐表面张力与温度、Al_2O_3与Sm_2O_3添加量之间的回归数学模型,确定了熔盐电解制备Al-Sm中间合金较为适宜的电解条件。研究结果表明:熔盐体系表面张力与温度有良好的线性关系,并随着温度的升高而下降;Al_2O_3添加量的递增对熔盐体系表面张力产生线性减小的影响,而Sm_2O_3添加量的递增却对熔盐表面张力产生线性增加的影响;当ω_(Al_2O_3)∶ω_(Sm_2O_3)=9∶1,7∶3或1∶1时,熔盐表面张力随混合氧化物添加量的增大而线性减小,当ω_(Al_2O_3)∶ω_(Sm_2O_3)=3∶7时,熔盐表面张力却随混合氧化物添加量的增大而线性增加;表面张力回归方程为σ=0.21813-0.00146ω_(Al_2O_3)+0.000553343ω_(Sm_2O_3)-0.0000774912 t。     

LiF-DyF_3-Cu_2O-Dy_2O_3熔盐体系密度的影响因素研究

在探索出制取Dy-Cu中间合金方法的基础上,为了进一步优化电解过程的工艺参数,采用阿基米德法对LiF-DyF_3-Dy_2O_3-Cu_2O熔盐体系的密度进行了研究。考察了温度、单一氧化物(Dy_2O_3或Cu_2O)以及混合氧化物(Dy_2O_3与Cu_2O)对熔盐体系密度的影响,并通过最小二乘法对数据进行了拟合,建立了温度、 Dy_2O_3含量、 Cu_2O含量与熔盐密度之间的数学回归方程。研究结果表明,熔盐体系的密度随温度的升高而线性下降,而随单一氧化物加入量、混合氧化物加入量及混合氧化中w_(Dy_2O_3)与w_(Cu_2O)的比值增大而增大。在温度为910～1030℃,w_(Dy_2O_3)为0%～2.0%(质量分数),w_(Cu_2O)为0%～2.0%范围内,温度(t), Dy_2O_3加入量w_(Dy_2O_3), Cu_2O加入量w_(Cu_2O)与熔盐密度(ρ)的关系可以表示为:ρ=-7.01813-0.00163t+0.01832 w_(Dy_2O_3)+0.10289w_(Cu_2O)。从熔体密度角度来看,在氧化物的加入量满足2.0%≤w_(Dy_2O_3)+w_(Cu_2O)≤3.0%,w_(Dy_2O_3)∶w_(Cu_2O)3∶2,电解温度控制在960～980℃的条件下,电解LiF-DyF_3-Dy_2O_3-Cu_2O熔盐制取Dy-Cu合金较为理想。     

Na_3AlF_6-Al_2O_3-La_2O_3熔盐体系熔点数学模型的研究

采用冷却曲线法测定了Na_3AlF_6-Al_2O_3-La_2O_3熔盐体系的熔点,并导出了该体系熔点的数学模型,经计算机计算绘出了熔点的等值图。结果表明,该体系的熔点随Al_2O_3和La_2O_3浓度的增加而下降,二者的影响很相近。     

Na_3AlF_6—Al_2O_3—Y_2O_3—MgF_2熔盐体系密度的研究

采用气泡最大压力法测定了2.7NaF·AlF_3(+6wt%MgF_2)～Al_2O_3—Y_2O_3熔盐体系的密度。研究了Al_20_3含量,Y_2O_3含量及温度三变量对体系密度的影响。Y_2O_3与Al_2O_3含量对体系密度的影响,表现出不同的规律,随Y_2O_3含量增加。体系的密度增加;而随Al_2O_3含量增加,体的密度反而下降。随温度的升高,体系的密度非线性地下降。     

Na_3AlF_6—Al_2O_3—La_2O_3熔盐体系电导率的研究

用惠斯顿电桥法测定了Na_3AlF_6—Al_2O_3—La_2O_3体系的电导率,并导出了该体系电导率随温度、Al_2O_3和La_2O_3浓度而变化的数学模型。结果表明:该体系的电导率随温度的升高而增大,随Al_2O_3和La_2O_3浓度的增加而减小,Al_2O_3浓度对电导率的影响为La_2O_3对其影响的7倍。     

Nd_2O_3对AlF_3-(Na/Li)F-Al_2O_3熔体性质及结构的影响研究

为研究熔盐电解制取Al-Nd中间合金基础电解质AlF_3-(Na/Li)F-Al_2O_3-Nd_2O_3在一定组成及温度(1183 K~1263 K)范围内的主要物理化学性质变化规律,并间接地分析熔体结构信息及Nd_2O_3的溶解过程,分别采用阿基米德法、旋转法、连续变化电导池常数(CVCC)法测量熔盐体系的密度、粘度、电导率。结果表明,AlF_3-NaF-8%LiF-6%Al_2O_3(质量分数,下同)体系(NaF/AlF_3=2.2,摩尔比)在1183 K~1263 K范围密度随温度呈线性递减变化,而粘度随温度升高而降低,电导率随温度升高而升高,但呈非线性变化关系;在1223 K时,体系中Nd_2O_3质量分数达到2.5%左右时,密度、粘度、电导率分别达到极值;Nd_2O_3质量分数小于2.5%范围内,Nd_2O_3主要以化学溶解为主,并生成堆积密度大的Nd-O-F络合离子团;Nd_2O_3质量分数大于2.5%时,Nd_2O_3主要以物理溶解为主。     

KF-AlF_3-Sc_2O_3熔盐体系下沉阴极法制备Al-Sc合金的实验研究

在KF-AlF_3-Sc_2O_3熔盐体系中,研究下沉阴极法制备Al-Sc合金的工艺技术。采用XRD、SEM分析了所制备Al-Sc合金的物相组成、微观组织以及微区成分含量;研究了电解温度、阴极电流密度、熔盐组成对熔盐电解电流效率的影响。实验结果表明,Al-Sc合金中含有Al相、Sc相以及Al_3Sc相;Al-Sc合金夹杂了少量熔盐,Al_3Sc相在合金中的分布和形态呈不规则状。电解过程的最佳工艺条件为:在KF-AlF_3-Sc_2O_3熔盐体系中,液态铝为下沉阴极,Sc_2O_3为电解质,熔盐体系KF/AlF_3摩尔比1.3,电解温度800℃,电解时间25min,电流密度1.592A/cm~2;此条件下所制备Al-Sc合金中Sc含量最高可达6.710%,平均电流效率达到57.28%。     

铝—铬合金的研制

本文研究在2.7NaF·AlF_3—Al_2O_3—MgF_2—Cr_2O_3熔盐中,铝热还原法制取铝—铬合金时,温度、Cr_2O_3的加入量、Al_2O_3浓度和热还原时间等因素对制取合金的影响,以及在饱和Al_2O_3条件下,熔盐电解法制取铝—铬合金的可行性。结果表明,在970℃下,热还原反应效果最好,熔盐中的Cr_2O_3含量增加,合金中铬含量增加,而Al_2O_3浓度的增加,对铬含量影响不大,在很短的时间内,热还原反应就能达到平衡;熔盐电解法制取铝—铬合金,随着电解时间的增加,合金中铬含量增加,熔液中Cr_2O_3含量增加。     

Al_2O_3-CaO-CaF_2渣系性能的研究

对Al_2O_3-CaO-CaF_2渣系的初晶温度、电导率以及物相组成进行了研究。研究结果表明:向CaO-Al_2O_3二元系中分别添加10%、15%以及20%的CaF_2时,Al_2O_3-CaO-CaF_2系的渣样电导率随着CaF_2含量的增加而增大,初晶温度不断降低;随着渣系的温度升高,该渣样的电导率也不断增大,当添加20%CaF_2时,Al_2O_3-CaO-CaF_2渣的初晶温度为1 468℃。A_2O_3-CaO-CaF_2渣系中主要物相组成为CaAl_2O_4、Ca_2Al_3O_6F、Ca_2AlF_7以及AlF_3。CaF_2添加量为10%时,熔渣中有大量的CaAl_2O_4物质,随着CaF_2添加量的增加,CaAl_2O_4物质越来越少,而Ca_2Al_3O_6F和Ca_2AlF_7物质越来越多。     

高含量La_2O_3/Y_2O_3对钼合金微观组织与性能的影响

采用粉末冶金方法制备了不同质量分数La_2O_3/Y_2O_3复合稀土氧化物掺杂的钼合金,观察了钼合金物相构成、显微组织和断口形貌,测试了其力学性能。结果表明:掺杂La-2O_3/Y_2O_3钼合金的物相组成为La_2O_3、Y_2O_3和Mo;锻造态钼合金横截面的晶粒尺寸随La_2O_3/Y_2O_3含量增加而减小,锻造态钼合金纵截面的显微组织为明显的纤维状织构组织形态;锻造态Mo(La_2O_3)3.0(Y_2O_3)0.5钼合金的横截面断口为韧窝断裂和少量解理断裂,纵截面断口为沿晶脆性断裂;合金抗弯强度和弯曲角随La_2O_3/Y_2O_3含量的增加先增加后降低,Mo(La_2O_3)3.0(Y_2O_3)0.5钼合金抗弯强度达到1133 MPa,弯曲角达到38°。     

La_2O_3/Y_2O_3对水热法制备W-Cu粉体的影响

采用水热-共还原法制备了稀土氧化物(La_2O_3,Y_2O_3)掺杂W-Cu混合粉末。通过改变稀土的添加量及添加种类,设定不同的还原温度和还原时间,在N_2/H_2还原气氛中得到还原产物。借助SEM、TEM、XRD等手段分析了复合粉末的物相、形貌、成分和微观结构,探讨了稀土掺杂对复合粉体还原温度、还原时间以及还原产物的影响。结果表明,加入稀土La_2O_3后,复合粉末的煅烧温度降低、还原温度升高,还原时间变长,稀土适合添加量为2%;单一加入La_2O_3得到复合粉末分散性好,颗粒为均匀的圆形和多边形,且相较于单一加入Y_2O_3和加入La_2O_3+Y_2O_3复合还原粉中W,Cu混合最为均匀。     

烧结助剂Al_2O_3与Y_2O_3对固态锂离子电解质LLZO的锂离子电导率的影响

以Li_2CO_3,La_2O_3和ZrO_2为原料,分别添加Al_2O_3和Y_2O_3作为烧结助剂,制备锂离子固态电解质xAl_2O_3-Li_7La_3Zr_2O_(12)和xY_2O_3-Li_7La_3Zr_2O_(12)(分别简称为xAl_2O_3-LLZO和xY_2O_3-LLZO。x为摩尔分数,x=0,0.1,0.2,0.3,0.4和0.5),研究Al_2O_3和Y_2O_3的添加量对LLZO的结构与锂离子电导率的影响。结果表明,在1 150℃烧结15 h时,Al_2O_3和Y_2O_3这2种烧结助剂都能稳定立方相石榴石结构LLZO。当Al_2O_3过量时,产生LaAlO_3杂相,当Y_2O_3过量时,产生Li_2ZrO_3和YO_(1.458)杂相。0.2Y_2O_3-LLZO在1100~1200℃范围内能形成稳定的立方相石榴石结构LLZO,并且在1 150℃烧结27 h不发生分解反应;LLZO的致密度和锂离子电导率都随烧结助剂含量增加而先增加后减小,Al_2O_3和Y_2O_3的最佳添加量x分别为0.2和0.3,所得0.2Al_2O_3-LLZO的致密度与离子电导率分别为94%和1.78×10~(-4)S/cm,0.3Y_2O_3-Li_7La_3Zr_2O_(12)的致密度与离子电导率分别为96%和5.23×10~(-4)S/cm。     

Density of Na_3AIF_6-AIF_3-LiF-MgF_2-Al_2O_3-Sm_2O_3 molten salt melt for Al-Sm alloy

Samarium(Sm) has been widely used in making aluminum(Al)-Sm magnet alloy materials. The research team for this study developed a molten salt electrolyte system which directly produces AI-Sm alloy to replace the energy intensive conventional distillation technology. In this study, molten melt density was measured and operation conditions were optimized to separate AI-Sm alloy product from the fluoride molten melt electrolysis media based on density differences, Archimedes' principle was applied to measure density for the basic molten fluoride system(BMFS: Na_3 AlF_6-AlF_3-LiF-MgF_2)electrolysis media in the temperature range from 905 to 1055 ℃.The impact of temperature(t) and the Al_2O_3 and Sm_2O_3 addition ratio(w_((Al2O3)),w_((Sm2O3)) in the basic fluoride system on molten melt density was examined. The fluoride molten melt density relationship was determined to be:ρ=3.11701-0.00802 w_((Al2O3))+0.027825 w_((Sm2O3))-0.00117 t. The test results showed that molten density decreases with increase in temperature and Al_2O_3 addition ratio, and increases with the addition of Sm_2O_3, and/or Al_2O_3+Sm_2O_3. The separation of Al-Sm(density 2.3 g/cm~3) product melt from the BMFS melt is achieved by controlling the BMFS density to less than 2.0 g/cm3. It is concluded that the optimal operation conditions to control the BMFS molten salt density to less than 2.0 g/cm~3 are:maintain addition of Al_2O_3+Sm_2 O_3(w_((Al2O3))+w_((Sm2O3))9% of Na_3AlF_6,Al_2O_3/Sm_2O_3 ratio(w_((Al2O3)):w_((Sm2O3))) 7:3, and temperature between 965 and 995 ℃.     

La_2O_3添加量对Fe-3Mo-3Cr-0.6V-0.5Mn-0.8C合金组织与力学性能的影响

以羰基铁粉、钼铁粉、铬铁粉、钒铁粉、锰铁粉、石墨和稀土La_2O_3为原料,采用真空烧结法制备La_2O_3改性Fe-3Mo-3Cr-0.6V-0.5Mn-0.8C合金,研究La_2O_3添加量(0.1%~0.7%,质量分数)对合金密度、硬度、组织结构以及力学性能的影响。结果表明,随La_2O_3添加量增加,合金的晶粒度明显减小,密度、硬度与抗弯强度都出现"双峰值效应"。当合金中加入0.1%La_2O_3时,合金具有最高的密度6.79 g/cm3和较高的硬度(HB)240,抗弯强度达到最大值2 300 MPa,比不含La_2O_3的合金抗弯强度提高近12%,弯曲断裂形式由脆性断裂转变为穿晶-沿晶断裂的复合断裂形式。     

2NaF·AlF_3-NaCl-MgF_2-Al_2O_3系对RE_2O_3的溶解能力

本文用正交回归实验方法研究了2NaF·AlF_3-NaCl-MgF_2-Al_2O_3系对RE_2O_3的溶解能力。结果表明在该体系中NaCl成份增加到30%以上时,在较低的温度下(810℃),熔体对RE_2O_3仍有较高的溶解能力。     

Y_2O_3在NaF-AlF_3-LiF熔盐体系中的溶解度研究

采用等温饱和法研究了Y_2O_3在NaF-AlF_3-LiF熔盐体系中995～1 115℃范围内的溶解平衡及溶解度随温度和NaF/AlF_3摩尔比变化的规律,建立了溶解度与温度及NaF/AlF_3摩尔比之间的一次回归方程。结果表明:在995～1 115℃范围内,Y_2O_3在NaF-AlF_3-LiF熔盐体系中的溶解平衡时间不低于40 min;同时,Y_2O_3在体系中的溶解度随温度升高和NaF/AlF_3摩尔比增大均增加;995～1 115℃及NaF/AlF_3摩尔比2.3～2.9范围内Y_2O_3溶解度的回归方程拟合度超过90%。     

Al_2O_3电解质新型结构SOFC制备及性能研究

本文主要研究了以Al_2O_3为电解质的新型结构低温固体氧化物燃料电池。分别以三种不同结构的氧化铝(α-Al_2O_3、β-Al_2O_3和含有一定γ相的α-Al_2O_3)为电解质制备了结构为:泡沫镍-Ni_(0.8)Co_(0.15)Al_(0.05)LiO_2(NCAL)/Al_2O_3/NCAL-泡沫镍的SOFC,并在H_2燃料中测试了电化学性能。研究发现三种电池开路电压和最大输出功率密度都有明显差异。α-Al_2O_3、β-Al_2O_3和含有一定γ相的α-Al_2O_3电解质电池在550℃下H_2/air气氛中的开路电压分别为:1.057V、0.415V和0.945V;三种电池的最大功率密度分别为173.44mW·m~(-2)、3.76mW·m~(-2)和99.11mW·m~(-2)。交流阻抗谱结果显示α-Al_2O_3的离子电导率最高,为0.17S·cm~(-1)。通过Ce_(0.9)Gd_(0.1)O_2(GDC)/Al_2O_3双层电解质电池的离子过滤实验发现Al_2O_3电解质中的载流子包含氧离子。对不同结构Al_2O_3粉体材料及其在电池中电化学性能测试前后表面氧元素的结合能的XPS表征结果研究发现:不同结构的Al_2O_3的离子电导率大小跟其表面氧空位浓度有关,氧空位浓度越大,离子电导率越高。Al_2O_3的表面氧空位浓度在氢气通入后也会显著增加。界面氧离子传导应该是这种以氧化铝为电解质的新型结构SOFC的氧离子传导机理。     

2.7NaF·A1F_3-Al_2O_3(4wt%)-CaF_2(2wt%)-MgF_2(1.5wt%)-LiF-RE_2O_3电解熔体的粘度

由三元一次正交回归实验设计,根据2.7NaF·AlF_3-Al_2O_3(4wt%)-CaF_2(2wt%)-MgF_2(1.5wt%)-LiF-RE_2O_3熔体粘度测定结果获得粘度与RE_2O_3、LiF浓度和温度的数学表达式。该体系的粘度随RE_2O_3含量的增加而增长。随LiF含量增加和温度的升高,体系粘度下降。粘流活化能处于6～10kJ/mol范围。     

Al_2O_3对Mo-W-Co高温合金力学性能的影响

通过改变Mo-W-Co高温合金中Al_2O_3的含量,研究Al_2O_3对Mo-W-Co高温合金硬度和耐磨性能的影响.采用球磨、压制成形和真空烧结等工艺制备Mo-W-Co-Al_2O_3高温合金,利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和金相显微镜(OM)对制备好的合金的相结构、形貌和粒度进行分析,并测试合金的硬度和耐磨性能.结果表明:添加Al_2O_3能提高Mo-W-Co高温合金的硬度和耐磨性能,当wAl_2O_3为5%时,Mo-W-Co高温合金的硬度和耐磨性能达到最佳效果;在真空烧结时,Al_2O_3在合金中形成了γ-Al_2O_3相,是影响合金组织和性能的关键相.     

MgO与Sc_2O_3对镁系熔盐体系物理化学性质的影响

针对MgF_2-LiF-KCl-ScF_3熔盐体系,测定了不同质量MgO和Sc_2O_3对体系基础物性的影响。结果表明:Sc_2O_3的加入可有效降低体系的初晶温度,并使体系密度增大;MgO的加入对体系电导率和初晶温度有一定影响,但加入量小于2%时影响不明显。研究结果可为电沉积法制备铝镁钪合金及熔盐体系的选择提供技术参考。