La-Mg-Ni体系富镁角的热力学优化与计算

运用CALPHAD方法系统地对La-Mg-Ni三元体系富镁角进行热力学优化与计算。选取置换溶液模型描述液相,三亚点阵模型描述La2Mg17-xNix,定化学计量比化合物模型描述LaMg2Ni,最终获得一组具有良好自恰性的热力学模型与参数。通过相图软件Pandat计算获得该区域的液相投影面图、673和773 K下的等温截面相图以及平衡反应等,且计算得到的相图和热力学数据与试验数据较好地吻合。     

高温含水条件下BN粉体的反应动力学

针对高温含水条件下非氧化物材料经常面临的性能失效问题,以六方BN粉体(平均粒度为1.2μm)为研究对象,利用高温热重分析、X射线衍射以及扫描电镜等手段,考察了BN粉体在不同温度(1273-1373K)含水条件下f水和空气的体积比为3:7)的反应行为,并与其在干燥空气下的反应行为进行对比.BN粉体在含水条件下的反应有如下特点:在反应初期,试样质量增加率快速增加;在反应后期,试样质量增加率变缓.结合热力学分析探讨了BN材料在高温含水条件下的反应机理:质量快速增加阶段主要发生BN与O₂之间的氧化反应,试样质量增加率变缓阶段主要是由于氧化产物B₂O₃与H₂O反应生成了挥发性产物.随着温度的升高,两反应阶段试样的质量增加率均有所提高.利用周模型对BN材料在高温含水条件下的反应动力学进行了较为精确且定量的拟合,结果与实验数据吻合良好.      

氢还原块状Fe2O3的动力学及分层现象

通过EPMA、金相等分析手段,对块状Fe2O3在1073~1273 K的氢还原过程进行了研究. 结果表明,氢还原块状Fe2O3的过程具有阶段性并具有明显的分层现象,并根据XRD及EPMA检测结果分析了中间产物层的形成机理. 本实验条件下,反应过程处于气体内扩散与界面化学反应控速的阶段,反应的表观活化能为27.0±5.9 kJ/mol.     

氧化物熔渣的电化学还原

提出了一种从氧化物熔渣中直接提取金属的电化学方法,即采用氧离子渗透膜原电池短路法,用碳作还原剂,在CaO-SiO2-Al2O2-FeO熔渣中,利用阴极合金化原理,获得无碳铁合金。结果表明：在本实验条件下,熔渣中FeO浓度越高,外电路短路电流越大。发现熔渣的还原电流包括外电路短路电流和氧离子膜的内部短路电流,可利用外电路短路电流来监测熔渣的外电路还原率。     

同位素交换技术研究CO2-CO和铁氧化物体系的反应及方法分析

 用同位素交换技术研究了CO2-CO与铁氧化物体系的反应。考察了反应速率常数随反应气体流量的变化,介绍了处理同位素交换法所获得数据的两种方法：方法1从反应界面CO2分解反应的角度计算反应速率常数;方法2从反应界面CO生成反应的角度计算反应速率常数。根据对试验所测数据的计算,比较和分析了两种计算方法的不同,并对方法1进行了修正,得到了和方法2完全一致的计算结果。     

国内外超低氧弹簧钢生产工艺比较

 比较分析了国内外不同钢铁企业的工艺流程及其控制效果。各企业采用的工艺虽不尽相同,但其核心都是降低钢液的氧含量及对夹杂物进行控制。在脱氧工艺中,合成渣精炼已成为生产超低氧弹簧钢的一个重要途径;在夹杂物控制上,一方面要尽量降低钢中的夹杂物含量,另一方面可以通过氧化物冶金技术,利用某些夹杂物细小弥散及熔点高的特点来细化晶粒,从而提高钢的质量。     

MgO含量对CaO-Al2O3-MgO-FexO-SiO2-K2O系熔体性质的影响

研究了MgO含量变化对CaO-Al₂O₃-MgO-Fe_xO-SiO₂-K₂O系熔体黏度和熔化特性的影响,结合X射线衍射和扫描电镜分析熔渣冷却过程中的物相析出,并通过FactSage软件计算了该体系的黏度、熔点和冷却过程中析出相的含量与温度的关系,并与实验结果进行了对比和分析.结果表明,MgO含量的增多会造成熔渣熔化温度的升高,黏度随温度变化时会出现黏度骤增的转折点,高于转折点温度时,熔渣黏度随MgO含量变化不大,同时该转折点温度随MgO含量的增加而升高.在熔渣冷却过程中析出相主要为固溶的橄榄石相和Fe₃O₄尖晶石相,MgO含量的增大可以促进橄榄石相的析出,熔体黏度骤增主要由于橄榄石相的析出造成的.      

气相质谱法研究CO2-O2钢液脱碳反应

采用气相质谱法研究了CO₂-O₂在Fe-C体系中的脱碳反应,将气相质谱仪用于气-液体系反应动力学研究,且研究体系具有重要的科研、经济价值。通过质谱分析脱碳反应,考察了气体取样口位置、CO₂喷吹浓度、喷吹高度、气体流速、原始配碳量及反应温度对脱碳反应的影响。结果表明：气体取样口位置为1cm、气体喷吹高度为3cm、气体流速为150mL/min时为最佳气体喷吹条件。原始配碳量在4.0%~1.0%范围CO、CO₂气体呈现3个阶段式变化,1.0%~0.4%呈现两个阶段式变化;在第一阶段中O₂与碳发生反应生成CO₂、CO的同时,CO₂与碳也发生反应生成CO,确定原始配碳量为3.0%是最佳值。且反应温度越高越有利于脱碳反应的进行,达到1873K以后反应温度对脱碳反应的影响较小,确定1873K为最佳实验温度。质谱法测定的终点碳含量理论值与测量值基本一致,说明气相质谱法研究CO₂-O₂脱碳反应的实验数据是可靠的,可用于研究气-液体系反应动力学。     

高温含水条件下非氧化物材料的反应行为

非氧化物材料在高温含水条件下的反应行为是材料和冶金领域关注的焦点,文章对高温含水条件下非氧化物材料反应的相关热力学和动力学研究进行综述,讨论了材料在高温含水条件下的反应影响因素及反应机理.在此基础上指出了高温含水条件下材料反应研究存在的问题.