轴承钢Ca-Mg-Al-Si-O体系中夹杂物生成的热力学研究

通过使用热力学软件FactSage系统地研究了轴承钢Ca-Al-Si-O、Ca-Mg-Si-O和Mg-Al-Si-O四元体系热力学平衡规律。结果表明,Ca-Al-Si-O四元体中,随着钢液中Al、Ca含量增加,钢液中夹杂物由Al_2O_3、2CaO·SiO_2和CaO·Al_2O_3·2SiO_2向2CaO·Al_2O_3·SiO_2、3CaO·Al_2O_3转变。当Ca含量较高时,会有极少量的CaO产生。在Ca-Mg-Si-O体系中,随着钢液中Ca、Mg含量增加,钢液中夹杂物主要有CaO·MgO·SiO_2、2MgO·SiO_2和3CaO·MgO·2SiO_2,钢液中Mg含量较高时,主要以钙镁的复合夹杂物和MgO为主。在Mg-Al-Si-O体系钢液中,通过提高钢液镁含量,可使GCr15钢液中Al_2O_3转变为MgO·Al_2O_3尖晶石夹杂物;镁含量过高时,可生成MgO夹杂物。     

硅热法炼镁煅烧工序节能减排技术的现状及发展

硅热法炼镁工艺作为主流炼镁方法,由白云石煅烧、硅热法还原及结晶镁精炼铸锭三大工序构成。作为镁冶金三大工序之首,白云石煅烧是镁冶金能耗和排放的重点关注环节之一。本文在对白云石煅烧过程进行热平衡分析的基础上,指出了该工序节能减排的可能途径;然后在对我国镁产业白云石煅烧技术及设备的能耗和排放特点进行评述的基础上,介绍了近期的节能减排技术研发成果及其应用现状,并讨论了技术及装备的发展动向。     

MgO对铝酸钙炉渣体系浸出和自粉性能的影响

通过向纯体系铝酸钙炉渣中添加MgO,研究了不同MgO含量对铝酸钙炉渣氧化铝浸出和自粉性能的影响,并通过XRD等分析手段初步探讨了作用机理,结果表明:铝酸钙炉渣中含有MgO时,会生成20CaO·13Al2O3·3MgO·3SiO2,当MgO含量大于2%后,Al2O3在炉渣中的赋存状态主要为20CaO·13Al2O3·3MgO·3SiO2.添加MgO对铝酸钙炉渣的粒度影响不大,当MgO添加量达到4%时,炉渣的自粉率仍在92%以上.随着MgO添加量的增大,铝酸钙炉渣的氧化铝浸出性能明显下降.20CaO·13Al2O3·3MgO·3SiO2可溶于碳酸钠溶液,但其氧化铝的浸出性能远低于12CaO·7Al2O3.     

几种炉窑对煅烧白云石活性的影响

在硅热法炼镁中,煅烧白云石的活性度与镁的产出率有重要关系。本文就如何选择适宜的设备以提高煅烧白云石的活性度进行了论述。     

试论影响煅烧白云石质量的因素

在硅热法炼镁科研和生产实践的基础上,论述了影响煅烧白云石质量的主要因素:白云石的矿物结构、白云石的化学成份、白云石的煅烧条件、煅烧白云石的储存条件等。指出了在现行的生产工艺流程的条件下所用白云石的适宜成份。     

氧化镁的硅热还原及硅铁活度

用硅热法还原氧化鎂时,系将煅燒白云石与高品位硅铁放在抽成真空的鋼罐內,于1150～1200℃下进行反应。可以設想,定会发生下列反应: MgO+CaO+1/2Si(Fe)=Mg(气)+1/2Ca_2SiO_4+Fe其平衡常数是: K=P_(Mg)·(a_(Ca2SiO4))~(1/2)/a_(MgO)·a_(CaO)·(a_(Si))~(1/2) 庫巴謝夫斯基(Kubaschewski)和伊凡斯(Evans)根据参加反应物質的热力学数据,     

铝热法炼镁反应过程及其产物的研究

一、前言硅热法炼镁由于反应温度较高(1200℃),致使反应罐在高温、高真空条件下工作寿命较短。为了降低反应温度可用纯铝、含铝较高的铝硅合金代替硅铁作还原剂与煅烧白云石反应生产镁。但是,从文献报道看,对于纯铝或铝硅合金还原煅烧白云石的反应过程及其产物存在不同见解。目前国内流行的观点认为,铝还原煅烧白云石的反应为:     

白云石煅烧组织的转变过程

以长白山地区白云石为实验对象,在不同温度、不同时间下进行煅烧实验,通过TG和DTA等热分析手段,以及利用XRD和SEM对白云石分解前后的组织结构进行观察分析,确定了白云石分解过程及相应的组织转变过程.结果表明:长白山地区白云石中的MgO和CaO的分子比为1∶1,矿物呈隐晶质组织.热分解过程分两步完成:第一步反应:CaMg(CO3)2=CaCO3+MgO+ CO2↑,第二步反应:CaCO3=CaO+ CO2↑;最佳煅烧参数是:煅烧温度700℃,恒温时间3h.此外,在930℃下恒温煅烧3h开始形成团聚结构,白云石表面过烧活性降低.     

氟盐对炼镁还原渣中氧化铝浸出率的影响研究

以白云石和菱镁石为原料以铝粉为还原剂真空热还原炼镁过程中添加氟化钙可使镁还原率提高5%以上,还原温度降低50℃,还原后还原渣的主要物相为CaO.2Al2O3,加入的氟化钙在还原过程会参与反应生成氟铝酸钙。在实验室以氢氧化钠和碳酸钠的混合碱液对该含氟盐还原渣中氧化铝的浸出进行了研究,研究结果表明:经碱液浸出后还原渣中的CaO.2Al2O3全部被分解,还原渣中的氧化铝浸出率在70%以上,浸出渣的主要物相为CaCO3。含氟盐炼镁还原中氧化铝的浸出率比不含氟盐的氧化铝浸出率低10%以上,在还原过程中生成的氟铝酸钙和浸出过程中生成的水合铝酸钙是导致氧化铝损失增加的主要原因。     

节能、降耗、减排是硅热法炼镁发展的生命力

为使硅热法炼镁达到节能、降耗、减排的目的,介绍了白云石、硅铁的质与量,煅白中CaO的水化活性度、炉料的物理性质、球团真空还原时供热与传热速度、镁蒸气的生成与扩散速度的能量与质量的动态平衡条件以及提升装备水平和设备大型化等方面的技术要求。     

贵州白云石矿制备氧化镁工艺

考察贵州某白云石矿矿石性质,以及碳化法制备优质氧化镁工艺过程的主要影响因素,并优化确定各工序的工艺条件。研究结果表明,该矿为单一的白云石矿,物料粒度和温度是影响煅烧工艺的主要因素,而消化和碳化过程则对氧化镁产品品质和回收率具有显著影响。物料磨矿至-0.074mm占60%,1000℃煅烧2小时后,在消化浓度10g/L、消化温度80℃、消化时间30min、消化搅拌速度500转/分,碳化温度15℃、碳化搅拌速度700转/分、3h的条件下,能够得到含量为96.69%的优质氧化镁产品,且氧化镁回收率达到83.22%。     

熔融NaOH分解橄榄石型硅酸盐的反应机理

采用熔融NaOH分解Mg2SiO4和MgNiSiO4,采用拉曼光谱对碱熔融过程进行在线检测,利用X射线衍射仪和红外光谱仪等分析碱融后的水浸渣,研究硅酸盐在熔融碱中的分解机理。结果表明:NaOH对Mg2SiO4中Mg离子的释放是逐次进行的,其中间产物为Na2MgSiO4;MgNiSiO4在碱熔融分解过程中,Ni离子优先于Mg离子从硅酸盐阵列中释放;镁和镍橄榄石型硅酸盐中的Mg—O和Ni—O最终都可以被Na—O替换,生成Na4SiO4。     

镁合金表面SiO2-ZrO2溶胶凝胶膜的耐蚀性

采用溶胶-凝胶法在AZ91D镁合金表面制备SiO2-ZrO2复合溶胶凝胶膜.研究膜层制备工艺中的干燥、固化过程对膜层耐腐蚀性能的影响,从而确定了SiO2-ZrO2复合溶胶凝胶膜在镁合金表面的最佳沉积工艺.通过全浸腐蚀试验和电化学测试方法评价了膜层的耐腐蚀性能.试验确定最佳沉积工艺参数:干燥温度为80℃、干燥时间为9 h、固化温度为250℃、固化时间为1 h.在优化工艺条件下制备的溶胶凝胶膜层对镁合金基体有一定的防护作用,提高了镁合金的耐蚀性.     

SiO2 对镁合金阴极电泳涂层耐磨性的影响

目的提高镁合金有机涂层的耐磨性能。方法用KH450硅烷改性Si O2粉体,并充分分散于电泳漆中。用KH460硅烷预处理镁合金表面,并阴极电泳复合涂层。通过铅笔硬度测试、摩擦磨损实验、画圈附着力测试、NMP(N甲基吡咯烷酮)试验和Machu试验,分别评价阴极电泳涂层的硬度、耐磨性能、附着力、抗NMP溶胀性能和耐蚀性,并通过扫描电子显微镜和光学显微镜对磨痕形貌进行分析。结果在镁合金用KH460预处理的前提下,添加Si O2粉体使涂层硬度由4H上升为5H,同时也提高了涂层的耐蚀性,并且涂层的附着力保持为1级,抗NMP溶胀性能仍120 h。在预处理镁合金基体上制得的原漆涂层和添加纳米Si O2的涂层耐磨性较好,磨痕深度与涂层厚度的比值分别为0.47和0.475,摩擦系数均低于0.4;在未预处理镁合金基体上制备的原漆涂层和在预处理镁合金基体上制备的添加微米Si O2的涂层耐磨性较差,磨痕深度与涂层厚度的比值分别为0.665和0.673,摩擦系数均大于0.7。四种涂层磨损破坏的机制主要为疲劳破坏。结论 Si O2粉体的加入可以有效提高涂层的耐蚀性和铅笔硬度,同时不降低涂层的附着力和抗NMP溶胀性能。用硅烷对镁合金进行预处理,向电泳漆中添加硅烷处理的纳米Si O2,可有效提高阴极电泳涂层的耐磨性。     

纯镁超声微弧氧化-HF-Na2SiO3复合处理对生物涂层的影响

为调控纯镁微弧氧化生物涂层的降解速度和生物活性,分别对纯镁超声微弧氧化涂层进行Na2SiO3和HF-Na2SiO3处理,通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、涂层附着力自动划痕仪、销盘式摩擦磨损试验机及电化学腐蚀工作站等对涂层进行检测分析,研究两种处理对微弧氧化膜组织结构和性能的影响。结果表明:经不同处理后涂层表面孔隙减少,生成新相SiO2,并使生物相容性好的MgSiO3相得到提高;此外,HF-Na2SiO3处理还生成了生物相容性好的新相MgF2。HF-Na2SiO3处理制得的涂层比Na2SiO3处理制得的涂层更加均匀致密,孔隙填充更好。两种处理制得的涂层均与基体结合良好,耐蚀性能均得到提高。     

碳纤维表面SiO2涂层的制备及其在镁基复合材料中的应用

利用Sol-Gel方法,通过优化溶胶的配置、纤维提拉过程和干燥烧结等工艺过程,在碳纤维表面制备出均匀的、无裂纹的SiO2涂层.采用SEM、XPS和TEM表征了碳纤维表面SiO2涂层的结构、形貌、元素分布以及涂层碳纤维/镁基体的界面结构.结果表明,涂覆SiO2的碳纤维,抗氧化能力提高,拉伸性能略有降低,但与镁基体复合后其拉伸强度降低了20%.SiO2涂层改善了Mg对碳纤维的润湿能力,有效地促进了熔融Mg液对碳纤维的浸渗.     

熟料烧结过程中氧化铁反应行为的热力学分析

通过对Fe2O3与碳酸钠、氧化钙以及硅酸钙反应的热力学分析,明确Fe2O3在铝土矿炉料烧结过程中的热力学反应规律。热力学计算、分析结果表明:Fe2O3在正常烧结温度范围内能与Na2CO3或CaO发生反应,但更易与CaO反应形成2CaO.Fe2O3或CaO.Fe2O3,Fe2O3和Na2O.Fe2O3能使2CaO.SiO2和3CaO.2SiO2转变为CaO.SiO2,CaO.SiO2进一步与Na2O.Al2O3或Na2O.Fe2O3反应生成不溶的三元化合物而造成烧结法生产氧化铝过程中Na2O和Al2O3的损失。4CaO.Al2O3.Fe2O3不能由铁酸钙和铝酸钠相互反应产生,而可能是CaO、Al2O3和Fe2O3三者直接反应的产物,且在烧结条件下Na2O.Fe2O3可分解4CaO.Al2O3.Fe2O3。     

甲醇对镁合金等离子体电解氧化过程的影响

以甲醇和水为混合溶剂,KOH、Na2SiO3为电解质,恒电压方式对AZ31镁合金进行等离子体电解氧化(PEO)处理,通过原子吸收分光光度计检测等离子体电解氧化处理后电解液中镁离子含量,研究甲醇对镁合金等离子体电解氧化过程的影响。结果表明,在等离子体电解氧化过程中,甲醇的加入影响镁合金PEO过程放电特性;随着甲醇浓度的增大,镁离子溶出量逐渐减少,耐点滴腐蚀、耐均匀腐蚀性能均有提高;甲醇的加入能有效降低PEO过程能耗,当溶剂中甲醇浓度为12%(体积分数)时,能耗比未加甲醇时降低42.9%。     

在优化Na2SiO3电解液制备的镁合金陶瓷膜的防护性能

    优化镁合金微弧氧化常用的Na₂SiO₃电解液并制备了白色陶瓷质微弧氧化膜,采用动电位极化曲线和电化学交流阻抗(EIS)等方法研究其防护性能.结果表明,与常用的Na₂SiO₃电解液制备的试样相比,优化的Na₂SiO₃电解液所制备试样的自腐蚀电流降低了3个数量级,并表现出较高的阻抗值;在3.5% NaCl溶液中浸泡发生点蚀的时间从24 h延长到240 h.SEM和XRD分析结果表明,在优化的Na₂SiO₃电解液中制备的AZ91D的陶瓷膜层孔隙减少,孔径也较小,且增加了低溶解度的Mg₅F₂(SiO₄)₂相和起钝化作用的MgAl₂O₄相.     

Effect of SiO2 Nanoparticles and Soluble Silicate on the Composition and Properties of Oxide Layers Formed by Microarc Oxidizing on Magnesium Mg96

Metal Science and Heat Treatment - Oxide layers deposited on magnesium by microarc oxidizing with introduction of different silicon-containing components, i.e., nanoparticles of SiO2 and Na2SiO3...