真空下碳热还原氧化铝的热力学

对真空条件下碳热还原氧化铝进行热力学研究.结果表明:在1 643～1 843 K的温度范围内,真空碳热还原氧化铝生成气体产物,该气体在温度降低时发生二次反应形成冷凝物,反应过程中体系压力保持在5～150 Pa.热力学分析表明:当体系压力为1～100 Pa时,在1 200～1 900 K的温度范围内,碳热还原氧化铝生成Al2O、Al和CO;生成Al2O的初始反应温度低于生成Al的初始反应温度,但反应温度高于一定值时,更易生成Al气体,该温度取决于体系的压力;当CO的分压分别为1、10和100 Pa时,Al2O稳定存在的温度分别高于1 462、1 560和1 674K,Al气体稳定存在的温度分别高于1 514、1635和1 777K.     

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.     

碳热还原法制取铝硅合金的反应机理及其动力学

利用XRD、TG/DTA技术分别分析真空碳管炉内不同反应温度下的物相组成和碳热共还原Al2O3、SiO2的反应过程,并在此基础上探讨碳热还原法制取铝硅合金的反应机理.分别采用10、15、20和25 K/min升温速率的差热分析,研究动态氩气气氛中碳热法制取铝硅合金的反应动力学.结果表明:碳热还原反应过程可分为4个阶段,其中,以碳化物的生成与分解阶段为主.碳热还原反应的4种还原机理中,碳化物的生成与分解理论能较好地解释反应过程中出现的反应现象.各个吸热峰的表观活化能分别为848.9、945.4、569.7、325.7、431.9和723.1 kJ/mol,给出了各个吸热峰的动力学方程.同时,利用XRF和红外定硫定碳仪对碳管炉和电炉所得产物组成的定量分析,验证了动力学分析结果的可行性.     

SYNTHESIS OF TiN BY MICROWAVE CARBOTHERMAL REDUCTION OF TiO_2

1.Introduction.Theconventi0nalmeth0dsf0rsynthesisofTiNpowdercanbeclassifiedintothreetypes[1]:(1)Nitrati0nofmetaltitaniumpowderorTiH3atlO0O-140O"C.TheTiNpowderssynthesizedbythisprocessinghavehighc0ntent0fnitride,butthesynthesistimesh0uldbeaslongas30h;(2)CVD(ChemicalVaporDep0sition)method.TiNpowder0fhighpuritycanbepr0ducedatab0utl1OO-15OO"C.H0wever,thisprocessisfrustratedbyhighcostandlowefficiency;(3)Carb0thermalreducti0nofTiO2atl3OO-18O0'C.Thesynthesistimeisabout15h,andthesynthesiz…     

微波碳热还原法制备TiN

本文探讨了利用微波加热技术碳热还原ＴｉＯ２合成ＴｉＮ工艺的可行性及其机理，并对碳热还原反应热力学进行了分析。实验结果表明，微波碳热还原法合成ＴｉＮ具有其独特性和优越性。与常规法相比，它不仅能降低合成温度，缩短合成周期，还能细化晶粒，提高粉料活性。     

廉价非金属资源合成环境友好Sialon/SiC复相陶瓷

以大量的固体废弃物金属尾矿和天然的可再生资源黄河泥沙为主要原料,利用炭黑作还原剂,采用碳热还原氮化法合成了Ca-α-Sialon/SiC复相陶瓷粉.用X射线衍射法测定产物相组成及相对含量,研究了合成温度和保温时间对反应过程的影响.结果表明:合成温度对Ca-α-Sialon/SiC陶瓷粉体的合成过程影响显著,随着合成温度升高,产物中Ca-α-Sialon相含量增大,1580 ℃时Ca-α-Sialon相含量达最大.保温时间对产物相组成的影响不十分显著,但较长的保温时间可以使还原氮化反应进行得更充分,保温8 h的试样中Ca-α-Sialon相含量达到了81%.合成过程中SiO的挥发导致试样较大的质量损失,且随着合成温度的升高和保温时间的延长而增大.     

氧化铝碳热还原反应机制及其热力学

研究了球磨活化后氧化铝碳热还原反应合成氮化铝的机理 ,提出了通过氧化铝碳热还原反应合成氮化铝的新机制 :氧化铝首先发生氮化反应生成AlON相 ,AlON再还原氮化生成氮化铝。通过热力学计算得到的反应平衡温度与实验得到的氮化铝开始生成温度相吻合。     

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。     

TiB2合成反应机理的优势区相图分析

随着碳热还原反应的进行,B2O3被C还原生成B2O2,B2O2进一步被碳还原生成B4C.碳热还原TiO2和B2O3合成TiB2的反应机理如下在1200～1300℃温度下,TiO2被C还原成中间产物Ti3O5;在1250～1300℃温度范围,B2O3被C还原生成中间气相产物B2O2;当还原反应温度达到1300℃以上时,中间产物Ti3O5与B2O2一起被C还原生成TiB2.     

机械力活化合成机制研究

用两种球磨方式活化氧化铝,用化学分析法测量氧化铝碳热还原反应后生成氮化铝的转化率,考察了球磨活化对氧化铝碳热还原反应合成氮化铝的作用,研究了机械力活化合成的机制。结果表明,氧化铝与碳粉混合球磨时对碳热还原反应的作用远小于氧化铝单元单独球磨时对反应的作用,经球磨活化后,氧化铝碳热还原的反应温度降低,两相复合结构机制不能合理地解释这一实验结果。本研究认为,球磨过程中晶粒尺寸细化至纳米级以及显微应变的存在是球磨化活化促进化学反应的主要原因。     

溶胶-凝胶法辅助碳热还原氮化反应制备CeN粉末

以柠檬酸（CA）为螯合剂,即以有机物为碳源,通过溶胶-凝胶法辅助碳热还原氮化反应制备了CeN粉末。整个反应过程分为水相过程和热处理过程。水相过程主要是Ce³⁺和CA的螯合和聚酯,形成稳定的Ce³⁺-CA螯合物前驱体。通过水相过程实现Ce源与C源在分子水平上的均匀混合。热处理过程包括原位碳化和碳热还原氮化反应两部分。原位碳化过程形成的CeO₂/C粉末促进了CeO₂和C之间的紧密接触,从而减少Ce源和C源原子的扩散距离,以促进碳热还原氮化过程。     

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。     

碳热还原协同溶胶-凝胶法合成纳米ZrB2粉末

利用ZrO2-B2O3-C反应体系碳热还原的基本原理,分别使用正丙醇锆（Zr（Oc3H7）4）、硼酸（H3BO3）和蔗糖（C12H22O11）为原料,采用溶胶-凝胶-碳热还原法合成了二硼化锆（ZrB2）纳米粉末。我们首先使用络合剂醋酸（AcOH）修饰Zr（OC3H7）4,以防止Zr（OC3H7）4的快速水解;其次,选用蔗糖作为碳源,是考虑到蔗糖热解时可以完全分解为碳,这样可以准确计算热解过程碳的生成量。此外,研究了凝胶温度对ZrB2纳米粉末形貌的影响。结果表明：当起始原料B／Zr（mol）=2．3、热解温度为1550℃时,通过碳热还原协同溶胶-凝胶法成功合成了单相ZrB2纳米粉末;当凝胶温度分别为65、75和85℃时,ZrB2纳米粉末形貌从球状演变为链状,最后生长为棒状,生长机理为定向吸附。     

Vacuum Carbothermal Reduction for Treating Tin Anode Slime

In this work, a process of vacuum carbothermal reduction was proposed for treating tin anode slime containing antimony and lead. During vacuum carbothermal reduction, the antimony and lead were selectively removed simultaneously by reducing and decomposing the less volatile mixed oxide of lead and antimony into the more volatile Sb₂O₃ and PbO. Then the tin was enriched in the distilland and primarily present as SnO₂. Crude tin was obtained via vacuum reduction of the residual SnO₂. The results showed that 92.85% by weight of antimony and 99.58% by weight of lead could be removed at 850°C for 60 min with 4 wt.% of reductant and air flow rate at 400 mL/min corresponding to the residual gas pressure of 40 Pa–150 Pa. Under these conditions, an evaporation ratio of 52.7% was achieved. Crude tin with a tin content of 94.22 wt.% was obtained at temperature of 900°C, reduction time of 60 min, reductant dosage of 12.5 wt.%, and a residual gas pressure of 40 Pa–400 Pa. Correspondingly, the direct recovery of tin was 94.35%.     

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%。     

On-line control of processing atmospheres for proper sintering of oxidation-sensitive PM steels

Changes of atmosphere composition during sintering of water atomized powder prealloyed with Mn and Cr (up to 2% of both) were studied. Increasing sensitivity to atmosphere purity with increasing alloying elements content was registered. Continuous monitoring of sintering atmosphere composition (CO/CO₂/H₂O) indicates three critical stages during the heating up to final sintering temperature: the importance of rapid atmosphere purification after lubricant decomposition and removal; the reduction of the iron oxide layer by hydrogen at temperatures up to ∼500 °C and by carbon at temperatures around ∼720 °C; the reduction of the spinel oxides on the powder surface at above 900 °C and further reduction of thermodynamically stable surface oxides and mixed internal oxides close to the sintering temperature. The measured ratio of CO/CO₂ indicates favorable thermodynamic conditions for reduction of stable oxides as (Cr,Mn)_xO_y close to sintering temperature (1120 °C) for the applied sintering conditions. The experimental results were confirmed by modeling the metal-gas interactions using the thermodynamic/thermochemical softwares ThermoCalc and HSC Chemistry. The modeling indicates the significance of maintaining a sintering atmosphere with high reducing potential during heating stage for minimizing oxidation before high-temperature carbothermal reduction starts.     

碳热还原法合成AlN粉(工艺)研究

通过对碳热还原法合成AlN粉的研究,揭示反应温度、反应时间、Al2O3／C、Al2O3。粉末粒度对产物AlN质量的影响,对工业化生产A1N有重大意义。     

Effect of urea on synthesis of aluminum nitride powders from aluminum nitrate and glucose

1　ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮＲｅｃｅｎｔｌｙ ,ａｌｕｍｉｎｕｍｎｉｔｒｉｄｅ(ＡｌＮ)ｈａｓａｔｔｒａｃｔｅｄｍｕｃｈａｔｔｅｎｔｉｏｎｉｎａｄｖａｎｃｅｄｍａｔｅｒｉａｌｓｆｏｒｉｔｓｒｅｍａｒｋａｂｌｅｐｒｏｐｅｒ ｔｉｅｓ,ｉｎｃｌｕｄｉｎｇａｈｉｇｈｔｈｅｒｍａｌｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙ(30 2 6 0Ｗ·ｍ- 1·Ｋ- 1ｆｏｒｐｏｌｙｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅｍａｔｅｒｉａｌｓａｎｄ32 0Ｗ·ｍ- 1·Ｋ- 1ｆｏｒｓｉｎｇｌｅｃｒｙｓｔａｌｓ) ,ａｈｉｇｈｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｒｅ ｓｉｓｔｉｖｉｔｙ(>10 16Ω·ｍ)…     

碳热还原结合熔盐法制备碳化钛粉末与表征

以NaCl为熔盐介质,采用锐钛矿型钛白粉和炭黑为原料,探索一种碳热还原结合熔盐法合成高纯碳化钛(TiC)的方法。借助XRD研究了反应温度和原料配比对合成碳化钛的影响,采用SEM、TEM、EDS、粒度分析仪、热力学分析等检测分析手段对合成产物的特性和过程进行分析。结果表明:相比传统的碳热还原合成碳化钛的方法,NaCl熔盐介质的引入可以有效地降低碳化钛的合成温度(从1700℃到1550℃)以及合成高纯碳化钛的时间(从10 h到3 h)。结合研究成果,提出了熔盐介质中溶解-沉淀的合成机理。     

Preparation of titanium carbide powders by carbothermal reduction of titania/charcoal at vacuum condition

Preparation of fine TiC powders by carbothermal reduction of titania/charcoal at vacuum condition was investigated by XRD, SEM, element analysis instrument and Laser Particle Sizer. Experimental results indicate that the formation sequence of products should be Magneli phase (Ti₄O₇), Ti₃O₅, Ti₂O₃, TiC_xO_1 − x and TiC with increasing reaction temperature. The crystal grain grows up and agglomerates gradually in the initial reaction process. Then it diminishes with the liberation of much gas CO. At last, it grows up slightly with the formation of plentiful TiC at higher temperature. Fine TiC powders (D50, 2.05 μm) with low impurities were obtained at 1450 °C for 8 h when the system pressure was about 1–60 Pa.