含V和Cr纳米W粉碳化热力学分析及实验

根据W、V2O3和Cr2O3碳化反应的热力学分析结果,以含V2O3、Cr2O3各0.5 wt%的纳米W粉为原料,在1100 ℃真空碳化,制备了含晶粒长大抑制剂(VC、Cr3C2)的纳米WC粉末,其平均粒径小于100 nm.实验结果表明抑制剂在碳化过程中可有效抑制WC颗粒长大.     

机械与热综合活化法制备超细WC-Co粉末

研究了WO3、Co3O4和石墨混合粉末经高能球磨活化后再分步进行还原和碳化反应制备超细WC-Co粉末的过程.结果表明:球磨30 h后,粉末粒径达到70～100 nm.450～700℃温度范围内球磨粉在流动H2和Ar混合气体中经2 h还原时,随着还原温度的升高,WO3还原反应顺序为WO3→WO2.9→WO2.72→WO2→W,700℃时可实现完全还原;Co3O4在450℃完全还原为Co,随着温度的进一步升高和时间的延长,Co与W反应转变为Co3W;最终还原产物由W、Co、Co3W和石墨组成;在700～1 000℃温度范围内还原粉在流动Ar中碳化时,随着碳化温度的升高,碳化反应按W(Co3W)→Co6W6C→Co3W3C→W2C→WC的顺序进行,在900℃下还原粉在2 h内可完全碳化,得到WC颗粒尺寸约为200～300 nm的WC-Co复合粉末.     

反应等离子熔敷原位合成高铬铁基复合涂层高温抗氧化性

利用前驱体碳化复合粉末制备技术,以蔗糖为碳的前驱体,制备了反应等离子熔敷Fe-Cr-C-W-Ni复合粉末;采用优化的反应等离子熔敷工艺,在调质C级钢(C≤O.35%)基材表面制备了以原位生成初生相(Cr,Fe)7C3为增强相,以γ固溶体与少量(Cr,Fe)7C3构成的共晶为基体的高铬铁基金属陶瓷复合涂层.应用EDS,SEM,XRD等研究了涂层的成分和组织结构.在900℃恒温氧化50、h的试验条件下测试了涂层的抗氧化性及氧化动力学曲线.结果表明,复合材料涂层及氧化膜的显微组织结构和相组成主要包括Cr2O3和Fe2O3,涂层具有较好抗氧化性能的原因是连续致密的氧化膜Cr2O3和Fe2O3阻挡了涂层被进一步氧化.     

常压下碳热还原制备碳化钒(V_8C_7)粉末的研究

为了实现小批量连续化制备碳化钒粉末,以工业级V2O5和纳米碳黑为原料,在常压下氩气保护的碳管炉中高温反应得到了V8C7。采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、LECO碳氧分析仪对反应产物进行了分析。结果表明:碳化温度为1 450℃时,可得到有序V8C7,但是杂质含量较高;提高温度有利于粉末纯度的提高,而不利于粉末的细化;最终在1 600℃保温4 h的条件下,制备出游离碳质量分数为0.31%、氧质量分数为0.69%、平均粒径为2μm的V8C7粉末。     

粉末冶金法制备NiCr基高温自润滑合金PM304涂层

将粉末粒径为50-100μm的60％Ni80Cr20合金粉末与20％Cr2O3,10％Ag和10％BaF2／CaF2共晶等3种粉末(自润滑相)配料后进行高能球磨,并将球磨粉末冷等静压到Ni基高温合金轴表面,经真空烧结成PM304涂层．测试结果表明,1100℃烧结2 h后,PM304涂层的组织细小致密,润滑相Cr2O3粒子尺寸为100 nm左右、BaF2／CaF2粒子尺寸为1μm左右、Ag粒子尺寸小于5μm,涂层的相对密度为94％,拉伸强度为47 MPa(比相同配料比、离子喷涂制备的PS304的最高拉伸强度高出33％)．在200-800℃温度范围PM304的平均热膨胀系数为12．6×10-6℃．与PS304涂层相比, PM304涂层与Ni基高温合金在20-650℃相对摩擦时,具有较低的摩擦系数．     

络合沉淀法制备球形WO_3-NiO复合粉末的研究

本文以硝酸镍、氨水和偏钨酸铵为原料,采用络合沉淀法制备了WO_3-NiO的前驱体,经煅烧得到WO3-Ni O复合粉,研究了反应过程中母液的pH值、反应时间及表面活性剂对前驱体及复合粉的成分、形貌和粒度的影响。结果表明:反应的pH值、反应时间及表面活性剂对复合粉的成分、形貌及粒度有很大影响。当p H值从7.5增大到8.5时,复合粉末中的球形颗粒比例逐渐减少,粉末D50由3.18μm增加到3.99μm,产物中的镍钨比由0.613增加到0.636;反应时间从90 min缩短到30 min时,粉末D50由3.88μm降低到1.74μm,比表面积由5.629 m~2/g升高至8.245 m~2/g,团聚程度和球形度均大幅降低;使用十二烷基硫酸钠作分散剂,能在防止颗粒的团聚长大的同时保持颗粒球形度。     

真空碳热还原法制备碳化钛粉末

采用XRD、SEM、XRF以及激光粒度分析仪等分析手段,研究真空条件下碳热还原TiO2制备的碳化钛粉末。热力学计算和实验结果表明：真空条件下容易获得碳化钛,且随温度逐渐升高得到的产物顺序为：Magneli相（Ti4O7）、Ti3O5、Ti2O3、TiCxO1-x和TiC。当物料配比为1：3.2-1：6时,在1550℃保温4h的条件下可获得单相TiC粉末;物料配比为1：4和1：5时,产物粉末为标准化学计量的TiC1.0粉末;物料配比为1：4时,得到的产物为单相低杂质超细碳化钛粉末（D50为3.04μm）、SEM观察表明在产物块体表面存在分布均匀、团聚小、结构疏松的结构。     

碳氢协同还原-碳化法制备纳米WC粉的工艺及机理研究

针对传统还原-碳化工艺中WC粉颗粒的长大问题,采用碳氢协同还原-碳化法制备纳米级球形WC粉,研究前驱体配碳比和反应温度对WC粉性能的影响。结果表明,WC的碳含量与前驱体的配碳比密切相关,最佳配碳比（即n(C)/n(W)值）为3.6。W向WC的转变具有结构遗传性,WC的平均粒径与还原温度和碳化温度密切相关。随着还原温度由680 ℃升高至800 ℃,还原水蒸气与碳反应生成CO和H2,显著降低体系中水蒸气的分压,从而抑制中间产物W颗粒的挥发-沉积长大,WC的平均粒径随还原温度升高而减小。碳化过程中的高温促进WC颗粒的晶界迁移和纳米W颗粒之间的烧结合并长大,WC的平均粒径随碳化温度的升高而增大。n(C)/n(W)为3.6的前驱体粉末经800 ℃还原和1100 ℃碳化后,得到平均粒径为87.3 nm的球形WC粉。     

纳米碳化钨粉末的制备与微观结构表征

以偏钨酸铵水合物和可食用蔗糖为原料,在液相均相反应体系中制备出前驱体粉末,再采用还原-碳化法合成纳米碳化钨(WC)粉末。分别使用X射线衍射仪和扫描电镜来表征粉末试样的物相组成和微观结构,并且分析了合成机理。结果表明：当合成温度为1400℃时,可以制备出单相WC粉末,当合成温度为1350℃时,可以获得等轴状WC颗粒。然而,合成温度达到1450℃时,出现条状颗粒和异常长大的颗粒。此外,引入过量C源有利于碳化反应的进行,还能通过增加反应接触面积和缩短C原子扩散距离来细化WC颗粒。     

碳氢协同还原-碳化法制备纳米WC粉的工艺及机理

针对传统还原-碳化工艺中WC粉颗粒长大的问题,采用碳氢协同还原-碳化法制备纳米级球形WC粉,研究了前驱体配碳比和反应温度对WC粉性能的影响。结果表明,WC粉的碳含量与前驱体的配碳比密切相关,最佳配碳比(即n(C)/n(W)值)为3.6。W转变为WC具有结构遗传性,WC粉的平均粒径与还原温度和碳化温度密切相关。随着还原温度由680℃升高至800℃,还原水蒸气与碳反应生成CO和H_2,显著降低体系中水蒸气的分压,从而抑制中间产物W颗粒的挥发-沉积长大,WC粉的平均粒径随还原温度升高而减小。碳化过程中的高温促进WC颗粒的晶界迁移和纳米W颗粒之间的烧结合并长大,WC粉的平均粒径随碳化温度的升高而增大。n(C)/n(W)为3.6的前驱体粉末经800℃还原和1100℃碳化后,得到平均粒径为87.3 nm的球形WC粉。     

碳化温度对V_8C_7粉末性能的影响

采用X衍射和透射电镜研究碳化温度对"V_2O_5溶于有机酸→喷雾干燥→真空碳化"制备的V_8C_7粉末性能的影响。结果表明:随碳化温度的增加,V_8C_7粉末的化合碳含量增加,游离碳含量降低;在1 000℃碳化时,粉末有唯一的VC_(1-x)相,而在1100～1200℃碳化时,可得到有序分布的完整V_8C_7相;粉末在1 100℃碳化后,颗粒尺寸为30～50 nm,晶粒尺寸约为30 nm,粉末颗粒为类球形且分散性好;该制备方法可有效降低V_2C_7粉末的碳化温度,获得晶粒细小的V_8C_7粉末。     

喷雾造粒-H_2还原制备WC-Co热喷涂粉末

以水溶性醋酸钴代替金属钴粉与WC粉、纯水、微量炭黑和有机碳球磨混匀,经喷雾造粒,H2还原制备WC-Co热喷涂粉。结果表明:当进风温度260℃、出风温度140℃、转速10000r/min所制备的粉末粒度在10~80μm,平均粒度为35μm。在1250℃下,H2还原WC-Co粉末接近共晶温度,产生大量液相,粉末合金化。中空球形颗粒,在重力作用下生成的液相开始流动,填充孔隙,使粉末颗粒密实、颗粒收缩、薄壁变厚,松装密度增大,粉末粒度在10~50μm、平均粒度为25μm,Co相均匀包覆球形WC颗粒。     

Effect of vanadium on synthesis of WC nanopowders by thermal processing of V-doped tungsten precursor

The effect of vanadium on the synthesis of WC nanopowders by carbon thermal processing of V-doped tungsten precursor has been discussed. The V-doped tungsten precursor was prepared by a wet chemical method with ammonium tungstate and ammonium vanadate as its starting materials. The precursor was carbonized in the vacuum furnace using phenol formaldehyde resin as a carbon agent. The results of XRD revealed that the tungsten oxide and vanadium oxide obtained from the precursor preparation formed V–O–W bronze with the structure of WO₃ · 0.33H₂O. The carbonization reactions of WO₃ with 1 wt% of vanadium took place in a temperature range from 900 to 1050 °C to obtain V-doped WC nanopowder. The results of particle size measurement and morphological analysis show that the vanadium effectively inhibits the particle growth of tungsten carbide powder during carbonization processes, resulting in the particle size to be within the range from 64 to 184 nm after heat treatment in the temperature range from 900 to 1200 °C. V₂O₃ particles decomposed from V–O–W bronze can act as a nucleation aid for tungsten during reduction, and those on the surface of tungsten powder can hinter the growth of tungsten carbide crystal by the pinning effect.     

45#钢Cr-N包埋共渗涂层的组织特征及形成机理

目的研究在45~#钢表面包埋共渗沉积Cr_2N涂层提高其耐蚀性的可行性。方法采用包渗法,对在1100℃下保温不同时间,得到不同时期的氮铬共渗涂层。利用扫描电镜及能谱仪、X射线衍射仪研究氮铬共渗层的微观组织及其生长机制,利用极化曲线评估涂层耐蚀性能。结果 45~#钢氮铬包埋共渗在保温4 h时可获得最佳涂层,涂层组织为Cr_2N层(约15μm)、Cr的沉积层(约10μm)、Cr的扩散层(约15μm)。Cr_2N层呈现强烈的(002)晶面择优取向;Cr沉积层为Fe-Cr合金及铬的碳化物相(Cr_7C_3,Cr_3C_2)。在模拟燃料电池腐蚀液中,45~#钢、45涂层样品、304不锈钢自腐蚀电位和自腐蚀电流分别为-0.521 V和230.63μA·cm~(-2),-0.448 V和10.89μA·cm~(-2),-0.299 V和5.26μA·cm~(-2)。当腐蚀电位高于0.3 V时,涂层样品会二次钝化,腐蚀电流低至1.43μA·cm~(-2)。结论沉积Cr_2N的45~#钢样品相对原样其耐蚀性有很大提高,并且当腐蚀电位达到0.3 V以上时,其耐蚀性能优于304不锈钢。     

Effects of Atmosphere and Temperature on the Preparation of Tungsten Carbide via a One-Step Method

介绍了一种一步法制备碳化钨(WC)的新方法,以钨酸钠为原料,通过碳纳米管模板和载体制备小颗粒钨酸,制备出钨酸和碳黑的混合物作为反应前驱体,分别以H2和N2作为还原及保护气体合成WC,当合成温度高于800℃,反应前反应管内抽成真空,并在反应管内通入氢气和氮气流时,WO3首先被还原为W,接下来W被还原为W2C,最后,W2C被还原为最终产物WC。实验过程中通过调节气氛和温度2个重要反应条件,探索出了控制WC形貌及大量制备的方法,为WC的低成本及可控制备提供了新的途径。     

(TiW)C-Ni硬质合金粉体合成的研究

以普通微米级的TiO2、W、Ni和活性碳为原料,采用机械激活合成法制备了(TiW)C-Ni硬质合金粉体。用XRD对粉体进行物相分析,用SEM分析激活及合成粉末的颗粒形貌,用气体容量法测定碳含量,用脉冲色谱法测试氧含量。结果表明:普通微米级的原料经过6h机械激活后,在1200℃下真空合成就能得到(TiW)C-Ni硬质合金粉体,但游离碳含量较高,最佳合成温度为1250℃;Ni在激活时加入不影响(TiW)C的合成;在同一温度下,游离碳含量随活性碳的增加而增加,化合碳含量随活性碳的增加先增加后减少。     

碳热还原法制备纳米碳化铬粉末及其特性表征

以纳米Cr2O3和纳米碳黑为原料,采用碳热还原法制备纳米碳化铬(Cr3C2)粉末。采用XRD、SEM和TEM等测试手段对反应产物进行表征。结果表明:当碳含量为28%(质量分数)、反应温度为1 100℃及保温时间为1 h时,反应产物为单一的Cr3C2,平均晶粒尺寸为25.6 nm;反应产物分散较好且颗粒呈球形或类球形,无明显团聚现象,颗粒尺寸在30 nm左右;试样表面主要由Cr、C和O这3种元素组成,O 1s谱主要包括3个峰(Oa,Oh和Od),分别对应于O、OH和Cr2O3;C 1s谱主要包含4个峰(Cf,Cc,Cd和Ce),分别对应污染碳、碳化铬(Cr3C2)及其他类型的碳化铬Cr3C2 x(0≤x≤0.5)。     

柠檬酸络合盐燃烧法合成DyFeO3纳米粉体

利用溶胶凝胶自蔓延燃烧合成工艺制备得到了DyFeO3纳米粉体,并通过热综合分析(DTA/TG),X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)分析探讨了溶液pH值对单相DyFeO3的形成和粉末晶粒尺寸的影响。结果表明,干凝胶能够在400℃以下燃烧基本完全,当pH值为3时,几乎没有杂相生成,将制得的DyFeO3纳米粉体置于750℃煅烧温度下并保温3h,微晶的尺寸在55～90nm范围内。     

改进的碳热还原法合成LiFePO_4/C材料

采用LiAc·2H2O作为锂源,利用熔盐碳热还原方法在较低的烧结温度和较短的烧结时间内(650℃,4h)合成纯相LiFePO4/C材料。扫描电镜照片显示这种方法合成的材料粒径大约为1μm,小于用Li2CO3作为锂源合成的材料。电化学测试表明,采用LiAc·2H2O作为锂源合成的材料表现出了高的放电容量和良好的倍率循环性能:在0.5C和5C倍率下,其首次放电容量分别为148mA.h/g和115mA.h/g;50次循环后,容量保持率分别为93%和89%。