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.     

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。     

真空下以煤还原氧化铝的实验

研究真空下以煤为还原剂进行碳热还原氧化铝。结果表明:压力为10-2Pa~10Pa的条件下,温度在1450℃~1650℃范围内,氧化铝与煤中的碳反应生成碳化铝和铝,温度越高,反应程度越大。煤中的硅、铁也被还原。还原产物铝、硅、铁蒸发出来,部分硅、铁冷凝在温度较高的位置,形成碳化硅、硅铁合金。铝与另一部分硅铁冷凝在温度较低的位置,一部分金属铝形成碳化铝和铝硅铁合金。     

真空条件下石墨还原氧化铝的实验研究

对真空下用石墨直接还原氧化铝的实验进行了研究,重点研究了1550℃～1650℃之间铝生成的反应机理.通过对实验现象、反应残渣、冷凝物的分析,结合热力学计算,得出铝的还原主要通过Al4O4C、Al4C3、Al2O3三者间的相互反应来实现的结论.     

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.     

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。     

真空下氯化亚铝歧化法提取铝的设备研究

设计了真空刚玉管式炉和真空石墨炉。真空刚玉管式炉不适于进行氧化铝的碳热还原-氯化-歧化反应。真空石墨炉成功用于利用该反应提取铝的实验研究,其高温反应区的温度可以控制在25℃~1570±2℃的范围内,其三氯化铝升华区的温度可以控制在25℃~200±2℃的范围内,且真空石墨炉操作方便。     

氧化铝真空碳热还原-氯化工艺中二氧化钛的行为分析

在不同温度下氧化铝真空碳热还原和氯化反应的过程中,利用XRD、SEM和EDS检测手段分析TiO2的行为。在制备材料时,Al2O3和C的摩尔比为1：4,并添加10%TiO2和过量的AlCl3。结果表明,TiO2从锐钛矿型转化为金红石型后与C反应生成TiC。在1763-1783K的温度区间,在残渣和冷凝物中没有发现Ti和Al的化合物。生成铝的纯度达到98.35%,且TiO2不参与氧化铝真空碳热还原和氯化过程。     

电热法生产铝硅合金的理论研究

从理论角度系统研究了Al2O3-C系、SiO2-C系、Al2O3-SiO2-C系热力学。结果表明,在Al2O3-C系中,碳热还原氧化铝过程的中间产物Al4C3,它与A12O3、A1之间有很大的溶解度,导致铝的提取率较低,给利用电热法直接制备金属纯铝带来了困难。在Al2O3-SiO2-C系中,硅在很大程度上改善了铝还原的热力学条件,其中间产物Al4C3、SiC等碳化物分别与SiO2、Al2O3反应进而生成铝-硅合金,使电热法生产铝-硅合金得以实现。动力学研究结果表明,在电热法生产铝-硅合金中,Fe的存在使铝-硅合金生成反应的起始温度大大降低,且Fe与Al、Si在熔融状态下可以无限互溶,Fe还有助于破坏碳热还原过程中容易生成的碳化物。     

石墨与Al-Ti合金反应生成TiC粒子的机理

采用石墨粉加入到Al Ti熔体中的方法来制备Al Ti C晶粒细化剂。用金相显微镜、扫描电镜观察不同反应时间的Al Ti C合金微观组织 ,结合热力学和动力学的分析 ,研究了石墨与Al Ti合金熔体反应生成TiC粒子的机理。结果表明 :在 10 73～ 1173K温度范围内 ,将石墨加入Al 5 %Ti合金熔体中 ,石墨与Al液不会直接反应生成Al4 C3 ,石墨也不会转变成游离的碳原子而与Ti反应生成TiC。TiC由下面反应式生成 :Ti C石墨 →TiC、TiAl3 C石墨 →TiC 3Al     

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。     

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.     

TiAl合金定向凝固过程中与坩埚材料的界面反应研究

对定向凝固过程中Ti-47Al合金与氧化铝、氧化锆和石墨坩埚之间的界面反应进行实验研究.通过用光学显微镜和扫描电镜对凝固组织观察发现,TiAl合金与氧化铝坩埚之间的界面反应较为严重,在凝固组织中形成了大量氧化铝夹杂;TiAl合金与氧化锆坩埚的界面反应仅发生在试样表面,但该坩埚在高温下不稳定,并在试棒表面形成一层无法剥离的粘结层;石墨坩埚中的C元素改变了原有TiAl合金的凝固路径,生成了棒状的γ-TiAl相.     

煤粉燃烧法附产氧化铝熟料的反应过程分析

利用XRD和三元相图分析对煤粉燃烧法附产氧化铝熟料的形成过程进行了研究,初步分析了煤粉燃烧法附产氧化铝熟料的矿物组成及反应过程。结果表明:在高铝煤粉和石灰燃烧过程中,首先是CaO与Al2O3和SiO2反应生成CaO.Al2O3及2CaO.SiO2,随后CaO.Al2O3与2CaO.SiO2反应生成2CaO.Al2O3.SiO2,1000℃燃烧时已经大量生成低碱性矿物2CaO.Al2O3.SiO2。随着燃烧温度的升高,CaO.Al2O3和CaSO4直接反应生成3CaO.3Al2O3.CaSO4。     

Al-Ni-CuO中间层自蔓延连接Cf/Al与TiAl接头的微观形貌及其形成机制

采用14Al-2Ni-3CuO中间层真空加热实现了Cf/Al复合材料与TiAl合金的自蔓延连接,获得了良好的接头.分析了Al-Ni-CuO粉末中间层的DTA曲线,研究了其放热机制,阐述了接头界面的形成过程.结果表明,加热温度升高到500℃,铝与CuO即发生氧化还原反应,放出大量的热;加热温度升高到600℃左右,中间层局部的实际温度已经超过了铝的熔点,铝开始熔化,液态铝将固态镍包围,铝与镍发生反应,生成NiAl3.在最终接头的TiAl侧,中间层与TiAl生成TiAl3;在Cf/Al侧,中间层与Cf/Al生成NiAl3;中间层中的镍向Cf/Al复合材料中扩散,与铝基体发生反应生成NiAl3.     

固态氧化铝碳热还原反应研究进展

固态氧化铝碳热还原反应在陶瓷材料及铝冶金领域得到广泛的应用和研究,但其反应机理至今未能得到统一的认识。介绍氧化铝碳热还原过程形成的固态、气态产物,阐述3种主要反应机理。提出固-固相反应机理缺乏直接证据,气-固相反应机理与热力学分析及实验不符,而氧化铝分解反应机理较合理。可能的反应机理如下:氧化铝分解为含铝气体和氧气,碳与氧气反应以降低氧分压,含铝气体再次反应形成最终产物,在减压或氩气下形成碳化铝、碳氧化铝等,在氮气下形成氮化铝。并提出了系统解释固态氧化铝碳热还原反应需要继续研究的方向。     

Al-Mg-Sc中间合金的制备

在非真空条件下用氟化物熔盐体系镁 (铝 )热还原法制备了Al Mg Sc中间合金 ,讨论了金属还原剂的选择及还原温度、时间等工艺条件对钪收率的影响 ,并研究制定了氧化钪固相氟化制备氟化钪熔盐工艺。采用Al Mg合金熔体为还原剂经二次还原后钪收率 >80 %,制备的Al Mg Sc中间合金铸锭中钪含量 >1.9%,最佳的还原反应温度为 110 0K ,还原时间 40min .。氟化钪还原产生的初生态钪与铝作用形成稳定的Al3 Sc化合物 ,促进了还原的进行 ,使钪收率得到了大幅度提高。     

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。     

电热法生产高铝的铝硅合金

第一部分:电热法生产铝硅合金及其目前发展状况;电热法的优点和缺点;制取高铝的铝硅合金来改善电热法。第二部分:在温度1600～2200℃范国内的 Al—Si—C—O 四元系状态图是电热还原粘土的理论基础;四元系的研究,生产不含碳化物的高铝的铝硅合金;建立一种新型电炉应用于用碳还原高岭土—氧化铝混合物,以生产70%Al 以上的铝硅合金。     

Si对TiC在铝熔体中稳定性的影响(英文)

研究Si对TiC在铝熔体中稳定性的影响。结果表明:当一定量的Si加入到铝熔体中后,TiC变得不稳定。当熔体温度低于890℃时,TiC会与Al及Si反应生成TiAlxSiy和Al4C3相;而当熔体温度高于890℃时,TiC与Al和Si反应生成Al4C3及Ti3SiC2相。分析认为,Si之所以使TiC在铝熔体中变得不稳定,是由于铝熔体中的Si能够进入到TiC晶格中,并进一步扩散,形成夹杂有一定量Si的TiC。在此过程中,Si会在TiC中引起较大的晶格畸变作用,促进TiC中碳原子的迁移。