金属硅的氧化精炼

冶金硅是生产有机硅和电子用硅的重要原材料 ,需精炼处理以降低其中的杂质。氧化法是比较有效的精炼除杂法 ,利用该法时选择具有合适密度、粘度、液相线温度和界面张力的炉渣是保证精炼反应顺利进行的关键。以钠钙硅酸盐玻璃为氧化剂对冶金硅的脱铝和脱钙进行了试验。结果表明冶金硅中的杂质铝钙去除率最高可达 93.1%和 96 .4%,铝和钙的含量最低降至 0 .0 7%和 0 .0 2 5 %,达到了很好的精炼效果。     

不可逆量子斯特林热泵循环性能分析与优化

建立了以一维无限深势阱中极端相对论粒子为工质的不可逆量子斯特林热泵循环模型。考虑高低温热源之间的热漏,导出了循环的性能系数与无量纲泵热率的表达式。分析了循环性能与各性能参数之间的关系。研究发现,热泵的性能系数与无量纲泵热率都随粒子在状态1进处于激收态上的占有几度单调递减,性能系数与无量纲泵热率都是势阱宽度比的凸单调函数。无量纲泵热率关于性能系数的关系曲线为回原点的扭叶型,并确定了该不可逆量子斯特林热泵的最优运行区间。     

溴酸钾非等温热分解过程及热分解动力学研究

为了解溴酸钾(KBrO3)的热性能,利用差热分析(DTA)研究了KBrO3的非等温热分解过程.采用Kissinger法和Ozawa法计算了KBrO3的热力学参数,并与硝酸铵(NH4NO3)的热稳定性进行了对比.结果发现:KBrO3在400℃附近开始熔化,随后发生放热分解,其热分解是分两个阶段进行的,在升温速率为5℃?min-1时,第一阶段的放热峰温为432.28℃,第二阶段的放热峰温为439.86℃;第一阶段热分解活化能E、焓变???、熵变???及吉布斯自由能???分别为175.17 kJ?mol-1、169.15 kJ?mol-1、-25.32 kJ?K-1?mol-1和187.51 kJ?mol-1;对比KBrO3两阶段热分解的熵变???,发现第二阶段热分解比第一阶段热分解更易发生;KBrO3的热稳定性优于硝酸铵(NH4NO3).     

GCr15SiMn轴承钢中大尺寸TiN生成与控制

 以西宁特钢EAF→LF→VD→IC工艺路线生产GCr15SiMn轴承钢为研究背景,采用矿物解离分析仪、夹杂物自动分析系统、化学分析及X射线荧光光谱仪等检测手段与热力学计算相结合的方法,研究了铸锭中大尺寸TiN夹杂物的析出机理,分析了冶炼阶段钢液中钛含量增加的原因,并提出了相应的改进工艺。通过对轴承钢中残余钛、氮含量的热力学计算,发现大尺寸TiN主要是在凝固过程中析出和长大,降低冶炼过程中钛含量是控制TiN生成的主要途径。对原工艺冶炼过程钛含量变化进行分析,钢液中钛增量主要发生在EAF出钢→LF结束阶段,其中52%钛增量来自于炉渣。为了避免炉渣中钛进入钢液,借助于七元炉渣CaO-SiO₂-MgO-FeO-Al₂O₃-MnO-TiO₂与钢液之间平衡的钛分配比(LTi)模型,计算了铝含量和炉渣中CaO含量对LTi 的影响,预测了最佳的平衡炉渣成分。结果表明,适当降低铝含量和炉渣中CaO含量可以提高渣-钢之间的钛分配比,降低钢液的钛含量;当铝质量分数为0.015%～0.025%、CaO质量分数为50%～55%时,其他炉渣组元的最佳成分(质量分数)为18%～24% Al₂O₃和12%～17% SiO₂。此外,定量描述了不同LTi条件下EAF下渣量与LF终点钛含量的关系。最后,采用“低炉渣碱度、低铝含量以及严格控制电炉下渣量”的改进措施进行了优化试验,优化后冶炼终点钛质量分数可控制在小于0.002 0%,铸锭TiN平均数密度可由原工艺的2.09个/mm2降低至0.73个/mm2,且TiN尺寸几乎都小于10 μm。     

电弧炉短流程冶炼石油套管钢中夹杂物的演变规律

为研究石油套管钢(34Mn6)中夹杂物的演变规律,对钙处理效果进行精准化控制,进行全流程取样分析,通过采用SEM-EDS分析夹杂物形貌和成分,同时结合Aspex夹杂物自动分析仪统计夹杂物的数量、成分和尺寸分布。研究结果表明,LF精炼具有较好的脱硫与脱氧能力;钙处理前,由于渣钢反应的进行,夹杂物数量明显减少,夹杂物成分中SiO₂含量增加;经过钙处理后,夹杂物成分发生显著变化,由MgO-Al₂O₃系转变为MgO-Al₂O₃-CaO系和SiO₂-Al₂O₃-CaO系,夹杂物形貌由尖角夹杂向球状夹杂过渡。在铸坯中,夹杂物数量减少,其成分已偏离液相区,向富CaO区域移动。对钙处理进行优化,通过利用热力学软件FactSage进行计算,得出钢液中钙的质量分数稳定在0.001 3%时对夹杂物的改性效果最佳,钢液中的夹杂物控制较好。     

FRECKLE FORMATION AND CHARACTERIZATION OF A Ni-Cr-Mo-Fe-W ALLOY

The freckle formation and their phase characterization in freckle areas were investigated by means of microstructure analysis approaches and a thermodynamic equilibrium phase calculation method in a Ni-Cr-Mo-Fe-W alloy. These results show that in freckle areas a large number of M6 C, u and P phases precipitate in grain boundaries even within grain due to the enrichment and segregation of Mo and C during solidification, which results in small grains in freckle areas. Equilibrium phase and liquid segregation calculation can give an reasonable interpretation of the freckle feature for this alloy.     

THERMODYNAMICS OF MARTENSITIC TRANSPORMATION IN β-Cu BASE ALLOYS

提出对β-Cu基合金热弹性马氏体相变的热力学处理。计算了Cu-Zn,Cu-Al及Cu-Zn-Al合金马氏体相变驱动力,T_0温度及M_s温度,M_s的计算值与实验值符合很好。母相有序降低Cu-Zn和Cu-Zn-Al的M_s,但升高Cu-Al的M_s(T_0)。并简介了两种估算非化学自由能的方法。     

PdY8．5Ru0．19合金吸放氢氘特性

在25℃～100℃的温度范围内,测定了PdY8.5Ru0.19合金吸放氢、氘的P-C-T曲线.与纯钯相比,合金的P-C-T曲线坪区变窄,坪压降低,有显著的同位素效应,但迟滞效应较小.合金吸放氢氘的P-C-T曲线可拟合成p=A(er/B-1)形式.吸氘热焓为-13.9 kJ/mol·D2,熵变为-9.4 J/mol K·D2.进行了25℃下合金吸氢、氘速率的测量,合金吸氢、氘速率常数分别为KH=2.39×10-4 mol·s-1,KD=1.16×10-4 mol·s-1.而且合金的氢化过程用渐进转化模型描述.     

含氯及水汽环境中铁高温腐蚀的热力学分析

考虑了四元（Ｏ－Ｃｌ－Ｈ－Ｆｅ）体系中可能存在的１５种凝聚态和１９种气态物质及与之相关的１４２个反应，研制该体系的电位－温度平衡图。该平衡图以相对于氧标准电极电位植Ｅｓｏｃ为纵坐标，以绝对温度值Ｔ为横坐标，可将含氯及水汽环境中，铁的各种腐蚀产物生成与转换的热力学条件，主要是与温度、氧气分压、水汽及各种含氯气体的分压及分压比的关系清晰简明地反映出来。