钛与钛合金的低成本清洁制备新技术

提出了多级深度热还原的理念,发明了镁热/铝热自蔓延-深度多级还原制备钛与钛合金的关键技术,成功制备出纯度为99.69%高纯还原钛粉,Ti6Al4V合金粉：Ti:89.5-90.2%、Al:5.85-6.57%、V:3.90-4.17%,氧含量<0.15%;制备出20kg级规模的TiAl合金铸锭,Ti/Al原子比为1:1,氧含量为0.09%。成果已在山东傅山集团成功转化应用,500t/a还原钛粉工业示范线于2018年12月08日试车成功,可使金属钛与钛合金的生产成本降低30%以上,项目的推广应用为钛材低成本清洁利用奠定工业化基础。     

钛精矿碳热还原制备碳氮化钛的研究

以钛精矿和石墨为原料,在氮气气氛下通过碳热还原法制备出碳氮化钛(Ti CN)粉体。结合XRD、SEM、化学成分分析和TG-DSG综合热分析研究了配碳量及反应温度对钛精矿碳热还原进程的影响。研究结果表明,配碳量的增加影响逐级还原反应温度以及反应总失重,当配碳量达到23%时碳氮化钛产物中出现游离碳。钛精矿碳热还原过程中铁氧化物优先还原,钛氧化物经逐级还原形成Ti CN,还原顺序为Ti O2→Ti4O7→Ti3O5→Ti N→Ti(C,N,O)→Ti CN。得到的碳氮化钛粉体呈微米级不规则形状。     

真空钙热还原二氧化钛制备钛粉的研究

用金属钙做还原剂直接还原TiO2制备金属钛是一种流程短、成本较低的新工艺.研究了真空炉中1 000℃条件下还原时间和添加剂(CaCl2)用量对还原产物的影响,结果表明,在TiO2和CaCl2质量比为1∶4时,还原时间1.5h后TiO2全部转化为金属钛;添加剂CaCl2可以促进TiO2还原反应的进行.对CaCl2和TiO2质量比为1∶2,还原时间6h的还原产物进行酸洗后得到的钛粉分别进行XRD、EDS和氧氮含量分析检测,结果表明钛粉的纯度很高,钛粉的氧含量为1 000×10-6,氮含量为170×10-6.     

高炉钛矿渣直流电硅热法制取硅钛铁合金时TiO2的还原

研究了直流电炉作用下渣中ＴｉＯ２还原的物理化学理现象。认为直流电硅热法冶炼硅钛铁合金时渣中ＴｉＯ２的还原是通过硅热还原，电解还原，碳热还原，重力沉降，金属液滴电泳沉降及熔池的对流动运达到的。在实验条件下进行了高炉钛矿渣电解，硅热法，直流电硅热法治中炼硅钛铁合金的试验。得到了三种条件下渣中ＴｉＯ２的还原规律。实验结果表明，直流电硅热法冶炼硅钛铁合金时渣中ＴｉＯ２的还原速度，还原反应速度常数，合金收得     

深还原渣制钛硅铁合金试验研究

用深还原渣为原料，硅铁和石灰作还原剂和熔剂添加剂，在电弧炉中电硅热还原冶炼铁硅铁合金。钛硅铁合金产品在１５０ｋｇ中频感应炉取代３０ＴｉＦｅ，成功冶炼出含Ｔｉ钢种。     

微波碳热还原攀枝花低品位钛精矿

对攀枝花低品位钛精矿进行了微波还原试验研究。研究了预氧化、配碳量、添加剂等条件对还原钛铁矿中铁金属化率的影响。试验结果表明:在预氧化温度800℃、硼砂配比3%、焦粉配比10%、微波还原温度1000~1100℃条件下,还原60 min,还原产物铁的金属化率超过90%。分析微波强化钛铁矿还原的机理在于:微波热应力在球团内部产生大量孔隙和裂纹促进了还原气氛的扩散,快速还原产生的大量铁晶核加速了还原反应。     

在还原条件下ti—Si—Ca—O系中的相关系和钛氧化物的硅热还原

研究了1300—1600℃温度间 Ti-Si-Ca-O 系的相关系。1300℃时 Ti-Si-O 亚系中 Ti_2O_3与 Ti_5Si_3和 SiO_2共存。硅化物Ti_5Si_4、TiSi、TiSi_2除了与金属硅之外,也和 SiO_2共存。1600℃时 Ti_5Si_3与 TiO+Ti_2O_3,Ti_2O_3+SiO_2,以及 SiO_2+Ti_5Si_4共存。具有40%(原子)Ti 的液态 Si-Ti 合金与 SiO_2共存。在 CaO-Ti_2O_3-SiO_2 亚系中有一种石榴石结构a=12.165±0.001的三元相 Ca_3Ti_2Si_3O_(12),还有二元化合物 Ca_2Ti_2O_5与 Ca_8Ti_6O_(17),发现后面这两种化合物是CaTiO_(1+x)和 Ca_4Ti_3O_(4+3x)固溶系组成部分,其中前者具有钙钛矿结构。发现在 CaO-Ti_2O_3—SiO_2系中能与所有三相组合物平衡的金属相是 Si 含量仅小量变化的化合物 Ti_5Si_3(熔点=2125℃).为了在1600℃时由硅热还原钛的氧化物得到液态金属和渣,必须用过量的 Si 来获得40%原子(52重量%)Ti(或低于此)的硅钛合金。     

氧化铁碳热还原过程间接还原规律研究

为了研究碳热还原过程的间接还原规律,在20 kg/h推舟炉加热装备上开展试验,借助在线气体分析仪和金属铁产品的化学成分检测,探讨了煤种、煤粉粒度以及铁精矿粉制备方式等因素对间接还原反应的影响,最后从理论上解析了该反应过程的间接还原来源和定量关系。研究表明:间接还原主要来源于碳热直接还原过程产生的CO与氧化铁间发生的化学反应;步进还原过程中,煤中部分挥发分参与间接反应,使得稳定期煤气中的CO_2/(CO+CO_2)比例超过20%;铁精矿粉粒度越小,还原效果越好,间接还原比例越高。     

低成本钛合金研究

采用廉价的Fe—Mo中间合金设计研究出Ti8LC和Ti12LC低成本钛合金，前者为近α型，后者为近β型钛合金，两者的室温拉伸性能均优于TC4，Ti12LC的热加工温度更低。     

弹簧用高强钛合金的研究进展

β钛合金因综合性能优异（良好的冷热成形性、时效强化效应明显、耐蚀等）成为高强钛弹簧的理想选择。简述了2种弹簧用高强β钛合金Timetal LCB和Ti-B20的研发现状,并指出钛合金大量用作弹簧的关键在于合金性能的提高以及成本的降低。     

镁热法生产海绵钛还原过程强制散热研究

针对镁热法生产海绵钛还原过程散热慢和还原周期长的问题,采用强制散热的方法,考察了海绵钛散热量对海绵钛质量、四氯化钛加料速度和还原生产周期的影响。结果表明,强制散热是海绵钛还原中期降低反应釜壁温度、提高海绵钛质量和四氯化钛加料速度、缩短还原周期的有效方法。     

低成本高性能钛合金研究进展

基于钛合金材料在新一代航空航天飞行器上大量使用,以满足减重、延长寿命的设计和使用要求,因此钛合金低成本化以及钛合金材料成形的低成本化已成为国内外钛工业领域研究的重要方向。发展具有我国自主知识产权的航空用高性能低成本钛合金材料及其加工技术,是提高我国钛合金材料在航空领域用量和应用水平的重要途径。介绍了国内外主要钛合金生产国一些低成本钛合金的研发背景、典型力学性能以及实际应用情况,指出了降低航空用高性能钛合金材料的发展思路。     

真空碳热还原制备碳氧钛的动力学研究

采用非等温固相模型对碳热还原TiO2历程和动力学条件进行研究。结果表明,真空碳热还原TiO2可分为四个阶段,第一阶段(1 373~1 523K)主要物相为C和TinO2n-1(n≥5),第二阶段(1 523~1 673K)主要物相为C、TiC0.5O0.5和TinO2n-1(2≤n≤4),第三阶段(1 673~1 833K)主要物相为C、Ti2O3和TiC0.5O0.5,第四阶段(1 833~1 973K)主要物相为TiC0.5O0.5;第一阶段动力学方程为α2=kt,受一维扩散控制,表观活化能为113.55kJ/mol,第二阶段动力学方程为(1-α)-1-1=kt,受二级化学反应控制,温度对还原率影响较大,表观活化能为303.36 kJ/mol,第三阶段动力学方程为2[(1-α)-1/2-1]=kt,受1.5级化学反应控制,还原剂不足对反应影响较大,表观活化能为53.93kJ/mol,第四阶段动力学方程为1-2α/3-(1-α)2/3=kt,受三维扩散控制,物料疏松成为晶核长大的限制环节,表观活化能为99.22kJ/mol。     

钛及钛合金热氧化行为研究

对TA2纯钛和TA18钛合金试样在500～850℃温度范围内进行热氧化处理,采用静态增重法研究氧化速率,并采用XRD分析表层氧化物物相,探讨合金元素对热氧化动力学的影响机理。结果表明,TA2纯钛和TA18钛合金氧化增重都随温度提高而增大,在相同的热氧化温度和时间下,TA18钛合金的单位面积氧化增重曲线比TA2纯钛的平缓,增重比TA2纯钛慢;TA18钛合金的抛物线速率常数比TA2纯钛小,即TAl8钛合金的抗氧化性比TA2纯钛更好。TA2纯钛在600℃和700℃氧化的抛物线速率常数分别为1．24774×10、6．75902×10-2mg2·cm-4·h-1;TA18钛合金在600℃和700℃氧化的抛物线速率常数分别为7．853×10、3．66128×10-2mg2·cm-4·h-1。TA18钛合金抗氧化性比TA2纯钛更好的原因是：TA18钛合金氧化层由TiO2和A12O3组成,TA2纯钛氧化层完全由TiO2组成,A12O3比TiO2更致密,具有更好的阻挡氧向内层渗透的作用。     

钛及钛合金抑菌技术的研究进展

钛作为食品接触材料不具备抑菌功能,使用过程中易滋生细菌对人体健康不利。文章主要介绍了钛及钛合金抑菌处理常用方法及最新的研究进展,包括合金化处理,离子注入、热喷涂、微弧氧化等表面处理方式。对抑菌钛合金的研究方向及其在日用餐具、炊具、水具等行业的应用前景作了展望。     

钛及钛合金抑菌技术的研究进展

钛作为食品接触材料不具备抑菌功能,使用过程中易滋生细菌对人体健康不利。文章主要介绍了钛及钛合金抑菌处理常用方法及最新的研究进展,包括合金化处理,离子注入、热喷涂、微弧氧化等表面处理方式。对抑菌钛合金的研究方向及其在日用餐具、炊具、水具等行业的应用前景作了展望。     

步进式热轧钛合金的新工艺

扼要地综述了在１２０和６００轧机上步进式轧制ＢＴ１－０、ＯＴ４和ＢＴ３－１钛合金的工艺，并分析了所得到轧制坯料的组织与性能。