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硼钼合金

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钼合金的加工

2019-01-25 13:36:45

钼和钼合金可采用真空熔炼和粉末冶金方法制成进一步加工的坯料,其加工方法除与纯钼一样可经旋锻和拉拔成棒和丝材之外,也可用锻造、热挤压和轧制等方法进行深加工。采用粉末冶金方法制取的坯料,由于晶粒结构细且均匀,可直接投入深加工。真空熔炼法制得的坯料必须首先进行热挤压,改变其组织结构后才能进行深加工。 钼合金的加工技术规范中,和纯钼相比,它的加热次数多,加工压力大。如钼合金锻造时为保证得到细晶粒组织,在1250~1400℃变形时,每道次变形量要大于15%。由于钼合金的再结晶温度比纯钼高300~500℃,因而合金的变形加工温度应当比纯钼的高一些。在轧制时,为了获得优质板材,在轧制开始时,每一道次的压下量要相当大,才能使金属沿整个截面的变形尽可能均匀。关于钼和钼合金的深加工技术的详细知识,需要者望参阅文献《钼合金》(冶金工业出版社,北京,1984年)。

硼知识

2019-02-28 11:46:07

硼  硼是一种典型的非金属元素,硼有多种同素异形体:四方晶体、α菱形体、β菱形体及无定形体。无定形硼是一种由深棕色到黑色的粉末。晶体硼是十分硬而脆的固体,有由漆黑到银灰的金属光泽。硼的电导率随温度的升高而添加。硼的化学性质首要取决于它的物理状况,无定形硼在空气中甚至在常温下就缓慢氧化,而晶体硼在加热时也很安稳,只能同强氧化剂缓慢地发作效果。高温下无定形硼能在空气中焚烧,发作赤色火焰;也能同卤素、氮和金属效果,构成卤化硼、氮化硼和金属硼化物,但不与氢直接发作效果。硼与氢可构成一系列的共价氢化物--。  硼在自然界散布很广,含硼矿藏许多,依据含硼矿藏的化学组成,可将其分为三类:硼硅酸盐矿藏、硼铝硅酸盐矿藏和盐矿藏。其间,硼硅酸盐矿藏首要是硼石和赛黄晶;硼铝硅酸盐矿藏首要有电气石和斧石。这两类硼矿藏中,除了硼石尚具有工业价值外,其他或是难以加工,或因未很多聚集成工业矿床而含义不大。现在,作为硼工业原料的首要是第三类--盐矿藏。这类矿藏有100多种,但作为工业硼资源开发利用的仅有10余种,如天然硼砂、遂安石、硼镁石、硬硼钙石、天然、钠硼解石、柱硼镁石等。在我国,硼镁石、遂安石、硼镁铁矿、硼砂、钠硼解石、柱硼镁石等均可构成大、中型矿床。工业上制取硼用金属热还原法和熔盐电解法。熔盐电解法是一种较经济、适于很多生产的办法。  硼矿是一种用处广泛的化工矿藏,硼与氢、锂、铍等的化合物能焚烧,是高能喷气燃料。硼和硼的化合物,广泛用于化工、冶金、光学玻璃、国防、原子能、医药、橡胶及轻工业。在化学工业,硼砂、可作为番笕、洗涤剂等日用化工产品的添加剂。含硼洗涤剂具有维护头发、去污力强、无污染等功能。某些硼化物还可制成杰出的还原剂、催化剂、化剂等。  在冶金工业,硼砂有熔融金属氧化物的才能,用作冶金熔剂。硬硼钙石可替代萤石用于碱性氧化转炉炼钢。铜铝合金参加微量硼可进步其导电功能。硼在高温下能同氧和氮起反响,常用作去气剂。加0.001-0.005%的硼到钢中,可进步高温强度,使钢的晶粒细化,进步淬透性。钢表面渗硼后,能明显添加表层硬度,一起也进步化学安稳性。加0.001-0.003%的硼到可锻铸铁中,可缩短热处理时刻,使石墨细化,散布均匀。在机械工业,硼被用作硬质合金、宝石等硬质材料的磨削、研磨、钻孔及抛光等。“渗硼”是机械加工职业中一种新工艺,它能进步零件表面的硬度和耐磨、抗氧化功能。  在电子工业,硼系列化合物中某些硼化物是绝缘材料,而有些硼化物则是杰出的导电材料,具有半导体的特性,又有电子放射等功能,可用来制作各种电子元、器材,用作点燃管的点燃极、电讯器材、电容器、半导体的掺合料、高压高频电及等离子弧的绝缘体、雷达的传递窗等。  在国防工业,硼的化合物可作高能喷气燃料和火箭燃料。碳化硼用于制作喷气机叶片和金属陶瓷。氮化硼是超高温、超硬质材料,用以制作火箭喷嘴、焚烧室内衬等。硼的同位素吸收中子才能强,所以硼化物在原子反响堆中用作控制棒调节器和防护屏材料。塑料参加硼就具有防辐射功能。  硼还很多用于玻璃、陶瓷工业,制作高品质耐热硼硅酸玻璃、玻璃纤维、光学透镜、绝缘材料和玻璃钢。硼和钴、钛、镍等可制成金属陶瓷。硼还用于制作搪瓷和搪瓷、彩釉等。此外,硼还用作防腐剂、焊接剂、制作超硬磨料。

硼的知识

2019-03-12 11:03:26

硼,原子序数5,原子量10.811。约公元前200年,古埃及、罗马、巴比伦曾用硼沙制作玻璃和焊接黄金。1808年法国化学家盖·吕萨克和泰纳尔分别用复原制得单质硼。硼在地壳中的含量为0.001%。天然硼有2种同位素:硼10和硼11,其间硼10最重要。硼为黑色或银灰色固体。晶体硼为黑色,熔点约2300°C,沸点3658°C,密度2.34克/厘米³,硬度仅次于金刚石,较脆。 莫氏硬度:9.3晶体结构:晶胞为三斜晶胞。 硼在室温下比较稳定,即便在或中长时间煮沸也不起效果。硼能和卤组元素直接化合,构成卤化硼。硼在600~1000°C可与硫、锡、磷、砷反响;在1000~1400°C与氮、碳、硅效果,高温下硼还与许多金属和金属氧化物反响,构成金属硼化物。这些化合物一般是高硬度、耐熔、高电导率和化学慵懒的物质,常具有特殊的性质。硼的使用比较广泛。硼与塑料或铝合金结合,是有用的中子屏蔽材料;硼钢在反响堆中用作操控棒;硼纤维用于制作复合材料等。元素称号:硼元素原子量:10.81元素类型:非金属原子序数:5元素符号:B元素中文称号:硼元素英文称号:Boron相对原子质量:10.81核内质子数:5核外电子数:5核电核数:5质子质量:8.365E-27质子相对质量:5.035所属周期:2所属族数:IIIA摩尔质量:11氢化物:BH3氧化物:B2O3最高价氧化物化学式:B2O3密度:2.34熔点:2300.0沸点:3658声响在其间的传达速率:(m/S) 16200外围电子排布:2s2 2p1核外电子排布:2,3色彩和状况:固体原子半径:1.17常见化合价:+3发现人:戴维、盖吕萨克、泰纳 发现时代:1808年发现进程:1808年,英国的戴维和法国的盖吕萨克、泰纳,用钾复原而制得硼。元素描绘:它是最外层少于4个电子的仅有的非金属元素。其单质有无定形和结晶形两种。前者呈棕黑色到黑色的粉末。后者呈乌黑色到银灰色,并有金属光泽。硬度与金刚石附近。无定形的硼密度2.3克/厘米3,(25-27℃);晶形的硼密度2.31克/厘米3,熔点2300℃,沸点2550℃,化合价3。在室温下无定形硼在空气中缓慢氧化,在800℃左右能自燃。硼与或,即便长时间煮沸,也不起效果。它能被热浓硝酸和与硫酸的混合物缓慢腐蚀和氧化。过氧化氢和过硫酸铵也能缓慢氧化结晶硼。上述试剂与无定形硼效果剧烈。与碱金属碳酸盐和氢氧化物混合物共熔时,一切各种形状的硼都被彻底氧化。氯、、氟与硼效果而构成相应的卤化硼。约在600℃硼与硫剧烈反响构成一种硫化硼的混合物。硼在氮或气中加热到1000℃以上则构成氮化硼,温度在1800-2000℃是硼和氢仍不发作反响,硼和硅在2000℃以上反响生成硼化硅。在高温时硼能与许多金属和金属氧化物反响,生成金属硼化物。元素来历:在自然界中,硼只以其化合物方式存在着(像在硼砂、中,在植物和动物中只存在有痕量的硼),一般由电解熔融的钾和或热复原它的其他化合物(如氧化硼)制得制备办法有:硼的氧化物用生动金属热复原;用氢复原硼的卤化物;用碳热还硼砂;电解熔融盐或其他含硼化合物;热分化硼的氢化合物上述办法所得初产品均应真空除气或操控卤化,才可制得高纯度的硼。元素用处:它首要用于冶金(如为了添加钢的硬度)及核子学中,因为它吸收中子能力强因为硼在高温时特别生动,因而被用来作冶金除气剂、锻铁的热处理、添加合金钢高温强固性,硼还用于原子反响堆和高温技能中。棒状和条状硼钢在原子反响堆中广泛用作操控棒。因为硼具有低密度、高强度和高熔点的性质,可用来制作的火箭中所用的某些结构材料。硼的化合物在农业、医药、玻璃工业等方面用处很广。元素辅佐资料:天然含硼的化合物硼砂(Na2B4O7·10H2O)早为古代医药学家所知悉。我国西藏是世界上盛产硼砂的当地。1702年法国医师霍姆贝格首先从硼砂制得,称为salsedativum,即冷静盐。1741年法国化学家帕特指出,硼砂与硫酸效果除生成外,还得到硫酸钠。1789年拉瓦锡把基列入元素表。1808年英国化学家戴维和法国化学家盖吕萨克、泰纳各自取得单质硼。硼的拉丁称号为 boracium,元素符号为B。这一词来自borax(硼砂)。硼,原子序数5,原子量10.811。约公元前200年,古埃及、罗马、巴比伦曾用硼沙制作玻璃和焊接黄金。1808年法国化学家盖·吕萨克和泰纳尔分别用复原制得单质硼。硼在地壳中的含量为0.001%。天然硼有2种同位素:硼10和硼11,其间硼10最重要。硼为黑色或银灰色固体。晶体硼为黑色,熔点约2300°C,沸点2550°C,密度2.34克/厘米³,硬度仅次于金刚石,较脆。硼在室温下比较稳定,即便在或中长时间煮沸也不起效果。硼能和卤组元素直接化合,构成卤化硼。硼在600~1000°C可与硫、锡、磷、砷反响;在1000~1400°C与氮、碳、硅效果,高温下硼还与许多金属和金属氧化物反响,构成金属硼化物。这些化合物一般是高硬度、耐熔、高电导率和化学慵懒的物质,常具有特殊的性质。硼的使用比较广泛。硼与塑料或铝合金结合,是有用的中子屏蔽材料;硼钢在反响堆中用作操控棒;硼纤维用于制作复合材料等。

硼镁铁矿(Ludwigite)

2019-01-21 10:39:06

(Mg,Fe)2Fe3+[BO3]O2 【化学成分】硼镁铁矿中Mg2+和Fe2+间为完全类质同像,据Mg2+含量可分为两个亚种:镁硼镁铁矿和铁硼镁铁矿。Fe3+可为Al3+所代替(≤11%)。 【晶体结构】斜方晶系;a0=0.923~0.944nm,b0=0.302~0.307nm,c0=1.216~1.228nm;Z=4。 【形态】晶体呈长柱状、针状、纤维状、毛发状。并呈放射状、纤维状、粒状、致密块状集合体。 【物理性质】暗绿色至黑色(随Fe含量增大颜色变深);条痕浅黑绿色至黑色;光泽暗淡,纤维状体的新鲜面上有丝绢光泽;不透明(含镁高者稍透明)。无解理。硬度5.5~6。相对密度3.6~4.7(含Fe量高,相对密度增大)。粉末具弱磁性。 【成因及产状】我国东北之硼镁铁矿均为内生硼矿,产于不同程度的蛇纹石化白云质大理岩或镁夕卡岩中,常与磁铁矿、硅镁石族矿物及金云母、镁橄榄石、硼镁石等共生。在热液影响下,硼镁铁矿在不同程度上发生变化,其产物一般为纤维状硼镁石和磁铁矿。 【鉴定特征】颜色、条痕深,相对密度、硬度均较大。在空气中烧之变成红色。溶于浓H2SO4,加几滴酒精稍加热,用火点燃火焰呈鲜艳的绿色(B的反应)。 【主要用途】提炼硼的矿物原料。

铬钼合金钢管规格标准

2019-03-15 10:05:15

铬钼合金管  铬钼合金管是无缝钢管的一种,其性能要比一般的无缝钢管高很多,因为这种钢管里面含 Cr 比较多,其耐高温,耐低温,耐腐蚀的性能是其他无缝钢管比 不上的,所以合金管在石油,化工,电力,锅炉等行业的用途比较广泛.  铬钼合金管纯化氢的原理是,在 300—500℃下,把待纯化的氢通入 铬 钼合金管的一侧时,氢被吸附在铬钼合金管壁上,由于钯的 4d 电子层缺少两个电子,它能与氢生成不稳定的化学键(钯与氢的这种反应是可逆的),在钯的作用下,氢被电离为质子其半径为 1.5×10m,而钯的晶格常数为 3.88×10-10 m(20时),故可通过铬钼合金管,在钯的作用下质子又与电子结合并重新形成氢分子,从铬钼合金管的另一侧逸出.在铬钼合金管表面,未被离解 的气体是不能透过的,故可利用铬钼合金管获得高纯氢.    铬钼合金钢管标准:GB5310-1995、GB17396-1998、DIN17175-79、GB6479-2000、GB9948-88 铬钼合金钢管主要用途:石油、化工、电力、锅炉行业的耐高温、耐低温、耐腐蚀用无缝钢管   铬钼合金钢管规格 ф 14x2 ф 219.1x18   ф 323.9x10  ф 16x3   ф 219.1x22   ф323.9x12  ф 18x2x7.1M ф 219.1x25   ф 323.9x13  ф 25.4x3x5   ф 219.1x28x6   ф 323.9x13.5  ф 28x4   ф 219.1x26   ф 323.9x16  ф 31.8x4x12M ф 219.1x30   ф 323.9x17.5  ф 38x4x7   ф 219.1x36   ф 323.9x20  ф 38x4.5   ф 273x7   ф 323.9x25x12Mф 38x6   ф 273 ф 323.9x26  ф 42x3.5   ф 273x12   ф 323.9x30  ф 42x4   ф 273x16   ф 323.9x32  ф 42x5   ф 273x20   ф 323.9x42  ф 42x5.5   ф 273x22.2   ф 355.6x11  ф 45x4   ф 273x26   ф 355.6x38  ф 48x4   ф 273x28 ф 355.6x36x3Mф 48x5x6M ф 273x32   ф 335.6x40  ф 48x5.5   ф 273x36   ф 355.6x40x1.6M铬钼合金钢管规格ф 51x4   ф 159x14   ф 323.9x10  ф 57x3   ф 159x18   ф323.9x12  ф 57x4   ф 159x18x8-12 ф 323.9x13  ф57x5   ф 159x20   ф 323.9x13.5  ф57x6   ф 159x25   ф 323.9x16  ф60.3x5   ф 168x5   ф 323.9x17.5  ф60.3x6 ф 168.3x7.11   ф 323.9x20  ф60.3x6.5 ф 168.3x8   ф 323.9x25x12Mф 60.3x8 ф 168.3x10   ф 323.9x26  ф 60.3x8.5 ф 168.3x12   ф 323.9x30  ф 60.3x10 ф 168.3x16x12M ф 323.9x32  ф 73x5.2x6 ф 168.3x18   ф 323.9x42  ф76x4   ф 168.3x22x12M ф 355.6x11  ф76.2x6   ф 194x6   ф 355.6x38  ф76.3x8 ф 193.7x8   ф 355.6x36x3Mф76.3x10   ф 193.7x10   ф 335.6x40

硼镁矿选矿技术

2019-01-21 18:04:49

根据不同的矿石类型,采用不同的选矿方法。 一、硼镁石型 辽宁地质中心实验室曾对这一类型的辽宁后仙峪硼矿的矿石进行了浮选中间试验。试验矿石采用经过手选后剩下的中矿,B2O3含量为7%~8% 。 浮选工艺控制条件为:给矿粒度3~0 mm,Ⅰ段磨矿细度-200目占40%,分级溢流浓度25%;Ⅱ段磨矿细度-200目占75%,分级溢流浓度14% 。浮选矿浆pH值为6.5~7.0,浮选温度40℃左右。 二、硼镁石-磁铁矿-蛇纹石型 此类矿石主要矿物为硼镁石、磁铁矿和蛇纹石。硼镁石以纤维状为主,浸染粒度一般为0.05~0.10 mm。磁铁矿浸染粒度0.30~0.1 mm,且与硼镁石紧密共生。采用弱磁选或弱磁选-浮选联合流程。图1是辽宁凤城二台子硼矿的阶段磨矿阶段、磁选的单一弱磁选流程。    三、硼镁石-碳酸盐型 吉林集安高台沟硼矿的主要矿物为硼镁石、蛇纹石、菱镁矿,此类型硼矿可采用优先或混合浮选两种方法。如图2和图3。      四、硼镁石化硼镁铁矿-磁铁矿 此类矿石中,硼镁铁矿、磁铁矿和蛇纹石为主要矿物。根据它们的比磁化系数,采用弱磁-强磁的全磁选流程,可获得硼镁铁精矿。硼铁的分离率可用电炉熔炼-加压碱解法、直接还原-磁选法。 五、含铀硼镁铁矿化硼镁石-磁铁矿型 该类矿床主要有用元素为铁、铀、硼、镁。辽宁翁泉沟铀铁硼矿床就属此类。其选矿方法步骤是:以湿式弱磁选收磁铁矿;以重选回收晶质铀矿,并得到硼镁铁精矿;以水力旋流器分级获得硼精矿,总选别工艺流程如图4。     此外,“八五”期间由东北大学等单位进行的“硼铁资源综合利用——硼铁矿高炉分离生产含硼生铁及富硼渣技术研究”,使高炉铁硼分离,富硼渣活化、提硼,硼、铀分离及铀的治理等重大技术关键已取得了很大进展。

氧化钼烧结块替代钼铁炼钢制钼合金钢

2019-01-24 17:45:50

利用氧化钼代替钼铁直接进行钢的合金化,在国外应用已经比较广泛,1974年美国在工业钢方面氧化钼与钼铁的消耗中氧化钼占73.3%,钼铁占25.2%,其它1.5%。日本用氧化钼直接投入电炉炼钢,氧化钼用量占83%,用钼铁占很小的比例。美国1984年氧化钼和钼铁产量比为6.3∶1。我国用氧化钼炼钢也在不断提升,现今已有大连钢厂、重庆特钢等主要大型特钢企业在广泛利用氧化钼直接炼钢。使用氧化钼炼钢与使用钼铁炼钢相比优越性明显。 氧化钼由钼精矿(MoS2)焙烧生成三氧化钼,被炼钢做添加剂使用。由于三氧化钼做炼钢的添加剂,钼的回收率较低,透气性比较差,脱氧剂消耗较高等缺陷。某集团公司科研所研究人员,试验研究一种在结构和成份上与三氧化钼不同的氧化钼炼钢添加剂,叫做氧化钼烧结块,氧化钼烧结块强度比三氧化钼压块的强度大,并且含有二氧化钼成份。因此,使用氧化钼烧结块克服了用三氧化钼压块时某些缺陷。 氧化钼烧结块试验方法与条件 一、试验过程 1、所用原料:钼精矿  44.49% 2、试验主要设备:反射炉、热电偶、毫伏表、吸收塔、风机等。 3、操做规程,将钼精矿加入反射炉后,随温度不断升高,钼精矿被氧化,当氧化层达到15mm~20mm厚时,再将氧化层移到炉前700~800℃的部位的温区堆集一块进行烧结,烧结成块后出炉。 尾气中的SO2气体使用石灰乳吸收除去。 4、反应原理: 反应方程式 MoS2+3 O2=MoO3+2SO2↑ MoS2+6MoO3=7MoO2+2SO2↑ 在焙烧过程中由于焙烧料是在没有搅拌静态的状况下焙烧的,所以从上面的反应方程式可以得知烧结块的成份主要是由MoO3和MoO2两种钼的氧化物组成。由于烧结时也是在静态状况下进行,当温度达到氧化钼熔化温度时,堆积面上的烧结料有部分三氧化钼挥发,但由于过热,表面又形成一层粘结物,所以,堆积料内部是不会有三氧化钼挥发的。 二、工艺条件选择焙烧时间(t)400℃氧化层厚度(mm)600℃氧化层厚度(mm)0.5-0.52.0154.04186.05207.0620     从上述试验条件分析:焙烧条件应控制在600℃左右,焙烧时间应为4小时,氧化速度较快。 焙烧时间、温度、回收率之间关系试验结果 焙烧时间          焙烧温度         钼回收率 2小时          790℃~900℃         >87% 3小时          790℃~900℃           85% 结果分析:焙烧温度应在790~900℃。烧结时间应控制2小时之内,钼回收率较高,钼的回收率还有一些具体操作方面的影响因素。 烧结块化学成分批号烧结前Mo%烧结后分析结果Mo%S%MoO3%MoO2%443.6548.261.262.7611.12743.6550.86<0.0166.369.15843.6550.67<0.0152.3922.0011-48.12<0.011343.9849.460.0651744.4949.510.089烧结钼回收率批号烧结前烧结后回收率%重量kgMo%H2O重量kgMo%1395.543.9837149.4685.91797.544.49383.549.5198.2累计91.62 试料的累计回收率是91.62%,操作严格控制温度与烧结时间,焙烧料不能在炉内停留时间过长,减少机械损失,以及增加尾气中三氧化钼回收设施,回收率可以达到95%以上。 氧化钼烧结块符合炼钢厂对氧化钼添加剂的技术要求。重庆钢厂对氧化钼添加剂技术指标要求为:Mo48%以上,S<0.15%、Cu<1%、P<0.04%、Sn<0.07%、Sb<0.06%,Pb<0.05%。试验用料Mo44.49%,焙烧出的氧化钼烧结块成分为Mo49.51%,S<0.089%、Cu 0.16%、Sn 0.0054%、Pb 0.092%。(Pb烧结前后没有变化)。 经测试氧化钼烧结块中二氧化钼含量占20%左右。通过配料调整、炉内气氛的严格控制,二氧化钼含量可以再提高。 氧化钼烧结块的销路前景广阔,经济效益十分可观。据重度钢厂试用结果表明,用氧化钼烧结块做炼钢添加剂可减少钼铁用量30%。重庆钢厂钼总用量的80%都用在炼合金钢的添加剂方面。 研究氧化钼烧结块还应该继续做的工作是:进一步解决提高氧化钼烧结块的生产效率以及增加氧化钼烧结块中二氧化钼的含量。

钼及钼合金粉末冶金技术研究现状与发展

2019-03-04 11:11:26

体系总结了钼及钼合金粉末冶金技能的研讨进展和工业运用现状。别离论说了钼粉末冶金理论、超细(纳米)钼粉、大粒度(和高活动性)钼粉、高纯钼粉、新式钼成型技能、新式钼烧结技能、钼粉末冶金进程数值模仿技能等7个研讨方向的技能原理、技能特色、设备结构和工业运用现状,并分析其展开远景。 钼及钼合金具有高的高温强度和高温硬度,杰出的导热性和导电性,低的热膨胀系数,优异的耐磨性和抗腐蚀性,被广泛运用于航天航空、动力电力、微电子、生物医药、机械加工、医疗器械、照明、玻纤、国防建设等范畴。本文体系总结钼及钼合金粉末冶金技能的原理、技能特色、设备结构和工业运用现状,并分析其展开远景。 一、钼粉末制备技能展开 跟着轿车、电子、航空、航天等职业的日益展开,对钼粉末冶金制品的质量要求越来越高,因而要求钼粉质料在化学成分、物理描摹、均匀粒度、粒度散布、松装密度、活动性等许多方面具有愈加优异的功能目标,钼粉朝着高纯、超细、成分可调的方向展开,然后对其制备理论和制备技能提出了更高的要求。 (一)钼粉复原理论研讨 钼粉的制取进程是一个包含钼酸铵到MoO3、MoO到MoO2、MoO2到钼粉等3个独立化学反响,阅历一系列杂乱的相变进程,触及钼酸铵质料以及MoO3、MoO2、钼蓝等中间钼氧化产品的描摹、尺度、结构、功能等许多要素的极端杂乱的物理化学进程。 现在,已根本清晰MoO3到Mo的复原进程动力学机制,即:MoO3到MoO2阶段反响进程契合核决裂模型,MoO2到Mo阶段反响契合核减缩模型;MoO2到Mo阶段反响有两种办法,低露点气氛时通过假晶改变,高露点气氛时通过化学气相搬迁。但对MoO3到MoO2阶段的反响办法没有构成共同观点,Sloczynski以为MoO3到MoO2的复原是以Mo4O11为中间产品的接连反响,Ressler等以为在复原进程中,MoO3首要吸附氢原子[H]生成HxMoO3,然后HxMoO3开释所吸附的[H]改变为MoO3和MoO22种产品,跟着温度上升MoO2不断长大,而改变成的中间态MoO3进一步复原为Mo4O11,进而复原成MoO2。国内尹周澜等、刘心宇等、潘叶金等在这一范畴也进行了必定作业,但未见到较完善的物理模型和数学模型的报道。 (二)超细(纳米)钼粉制备技能研讨 现在,制备超细钼粉的办法首要有:蒸腾态三氧化钼复原法、活化复原法和十二钼酸铵复原法。纳米钼粉的制备办法首要有:微波等离子法、电脉冲放电等。 1、蒸腾态三氧化钼复原法 蒸腾态三氧化钼复原法,是将MoO3粉末(纯度达99.9%)装在钼舟上,置于1300~1500℃的预热炉中蒸腾成气态,在流量为150mL/min的H2-N2气体和流量为400mL/min的H2的混合气流的夹载下,MoO3蒸气进入反响区,通过复原成为超细钼粉。该办法可取得粒径为40~70nm的均匀球形颗粒钼粉,但其工艺参数操控比较困难,其间,MoO3-N2和H2-N2气流的混合温度以及MoO3成分都对粉末粒度的影响很大。 2、活化复原法 活化复原法以七钼酸铵(APM)为质料,在NH4Cl的催化效果下,通过复原进程制备超细钼粉,复原进程中NH4Cl彻底蒸发。其复原进程大致分为氯化铵加热分化、APM分化成氧化钼、MoO3和HCl反响生成7MoO2Cl2、MoO2Cl2被复原为超细钼粉等4个阶段。总反响式为:NH4Cl+(NH4)6Mo7O24+4H2O=HCl+7NH3+28H2O+7Mo。该办法比传统办法的复原温度下降约200~300℃,而且只运用一次复原进程,工艺较简略。此办法制备的钼粉均匀粒度为0.1μm,且粉末具有杰出的烧结功能。韩国岭南大学提出了类似办法,仅仅所用质料为高纯MoO3。 3、十二钼酸铵复原法 十二钼酸铵复原法 是将十二钼酸铵在镍合金舟中,并置于管式炉中,在530℃下用复原,然后再在900℃下用复原,可制出比表面积为3.0m2/g以上的钼粉,这种钼粉的粒度为900nm左右。该办法仅有工艺进程描绘,未见到进程机制的分析,其可行性没有可知。 4、羰基热分化法 羟基法是以羟基钼为质料,在常压和350~1000℃的温度及N2气氛下,对羟基钼料进行蒸气热分化处理。因为羟基化合物分化后,在气相中情况下完结形核、结晶、晶核长大,所以制备的钼粉颗粒较细,均匀粒度为1~2μm。运用羟基法制得的钼粉具有很高的化学纯度和杰出的烧结性。 5、微波等离子法 微波等离子法运用羟基热解的原理制取钼粉。微波等离子设备运用高频电磁振荡微波击穿N2等反响气体,构成高温微波等离子体,进而使Mo(CO)6在N2等离子体气氛下热解发生粒度均匀共同的纳米级钼粉,该设备能够将生成的CO当即排走,且使发生的Mo敏捷冷凝进入搜集设备,所以能制备出比羟基热解法粒度更小的纳米钼粉(均匀粒径在50nm以下),单颗粒近似球形,常温下在空气中的稳定性好,因而此种纳米钼粉可广泛运用。 6、等离子氢复原法 等离子复原法的原理是:选用混合等离子反响设备将高压直流电弧喷射在高频等离子气流上,然后构成一种混合等离子气流,运用等离子蒸气复原,开端得到超细钼粉。取得的初始超细钼粉打针在直流弧喷射器上,当即被冷却水冷却成超细粉粒。所得到粉末均匀粒径约为30~50nm,适用于热喷涂用的球形粉末。该办法也可用于制备其他难熔金属的超细粉末,如W、Ta和Nb。微波等离子法和等离子氢复原法制备的纳米钼粉纯度较高,描摹较好,但其出产本钱大大提高。 7、机械合金化法 日本的桑野寿选用碳素钢、SUS304不锈钢、硬质合金钢nm左右的钼粉。这种办引起Fe、Fe-Cr-Ni和W在钼中固溶,其固溶量到达百分数级。此外,电脉冲法和电子束辐照法、冷气流破坏、金属丝电爆破法、高强度超声波法、电脉冲放电、关闭循环氢复原法、电子束辐射法等大多只具有实验研讨的价值,尚不具有工业化制备的条件。 (三)大粒度(和高活动性)钼粉制备技能研讨--钼粉的增大改形技能研讨大粒度(和高活动性)钼粉首要用于精细器材的焊接和喷涂,其物性目标首要有:大粒度(≥10μm)、大松装密度(3.0~5.0g/cm3)、杰出的活动性(10~30s/50g)。相对费氏粒度一般为5μm以下,粒度散布根本呈正态散布,松装密度在0.9~1.3g/cm3之间,钼粉描摹为不规矩颗粒团,活动性较差(霍尔流速计无法测出)的惯例钼粉而言,这类钼粉的制备难点首要有3点:粒度大、密度大、活动性好。满意这3点要求的抱负钼粉描摹是大直径的实心球体,这与惯例钼粉非规格松懈颗粒团的描摹天壤之别。一般地,钼粉增大改形技能首要有化学法和物理法两大类。 1、化学法 制备出大粒度钼酸铵单晶块状颗粒,依照遗传性原理,通过后续焙烧、复原,制备出大粒度的钼粉真颗粒(惯例钼粉颗粒实践上是许多小颗粒的聚会体),随后进行必定的机械处理,取得描摹圆整、密度大、尺度大的钼粉颗粒。这种办法理论上可行,可是制备大单晶钼酸铵颗粒的难度较大,而且后续钼粉尺度和描摹的遗传性量化规矩不清晰,工艺流程较长。 2、机械造粒技能 将加有粘结剂的混合钼粉在模具或造粒设备中,通过机械约束得到必定尺度,然后脱除粘结剂,烧结成必定强度的规矩颗粒团。这种办法原理简略,但实验标明,这种办法增大钼粉粒度较为简略,但对活动性改善不大。 3、等离子造粒技能 等离子造粒技能在粉末改形方面运用由来已久,其原理是,在维护气氛下,通过必定途径将粉末送入等离子火焰心部,运用高达几千摄氏度的高温使粉末颗粒熔化,然后在自在下落进程中运用液滴的表面张力自行球化,球形液滴通过冷却介质激冷呈大粒度、高密度球形粉末。这种办法取得的粉末具有很好的物性目标,商场远景宽广,但其技能难度较大,特别在粉末运送和维护气氛的坚持、制品的冷却搜集等方面较为困难,设备出资大,保养比较困难。 4、流化床复原法 钼粉的流化床复原法由美国Carpenter等提出,通过2阶段流化床复原直接把粒状或粉末状的MoO3复原成金属钼粉。第1阶段选用作流态化复原气体,在400~650℃下把MoO3复原为MoO2;第2阶段选用作流态化复原气体,在700~1400℃下将MoO2复原成金属Mo。因为在流化床内,气-固之间能够取得最充沛的触摸,床内温度最均匀,因而反响速度快,能够有效地完结对钼粉粒度和形状的操控,所以该办法出产出的钼粉颗粒呈等轴状,粉末活动性好,后续烧结细密度高。这种办法没有见到详细出产运用的信息。 (四)高纯钼粉制备技能研讨 高纯钼粉用于耐高压大电流半导体器材的钼引线、声像设备、照相机零件和高密度集成电路中的门电极靶材等。要制备高纯钼粉,有必要首要取得高纯三氧化钼或高纯卤化物。取得高纯三氧化钼的工艺首要有: 1、等离子物理气相堆积法 以空气等离子处理普通的三氧化钼,运用三氧化钼沸点比大大都杂质低的特色,令其在空气等离子焰中敏捷蒸发,然后在等离子焰外引进很多冷空气使气态三氧化钼激冷,取得超纯三氧化钼粉末。 2、离子交换法 将质料粉末溶于聚四氟乙烯容器中加水拌和,然后以1L/h的速度向容器中参加浓度为30%的H2O2。所得溶液通过H型阳离子交换剂,将容器中的溶液加热至95℃,抽气压力在25Pa左右坚持5h,浓缩后构成沉积,即为高纯三氧化钼。 3、化学净化法 通过屡次重结晶,取得高纯钼酸铵,然后煅烧得到高纯三氧化钼。 取得高纯三氧化钼后,选用传统氢复原法和等离子氢复原法均可取得高纯度钼粉。这几种制备技能均有运用的报道,但详细技能思路和细节均未揭露。 取得高纯卤化物的工艺原理是:将工业三氧化钼或钼金属废料(如垂熔条的夹头、钼材边角料、废钼丝等)卤化得到卤化物(一般为),然后在550℃左右的高温条件下对卤化钼进行分馏处理,使里边的杂质蒸发,得到深度提纯的卤化钼(据称纯度可到达5N),终究通过氢氯焰或氢等离子焰复原,得到高纯钼粉。日本学者佐伯雄造报道了800~1000℃下氢复原高纯的研讨,得到的超纯钼粉中金属杂质含量比其时商场上高纯钼粉低2个数量级。氢复原法是一种产品纯度高,简略易行的办法。可是的制备、提纯和氢复原进程均运用了,对操作人员和环境危害较大。 二、新式钼成型技能展开 现在,粉末的成型技能朝着"成型件的高细密化、结构杂乱化、(近)净成型、成型快速化"的方向展开。以下几种约束成型技能具有很大的技能创新性,一旦取得打破,将对钼固结技能(包含约束和烧结)发生性的影响,但这些技能的详细技能细节没有发表。 1、动磁约束(DMC)技能 1995年美国开端研讨“动磁约束”并于2000年取得成功。动磁约束的作业原理是:将粉末装于一个导电的护套内,置于高强磁场线圈的中心腔内。电容器放电在数微秒内对线圈通入高脉冲电流,线圈腔内构成磁场,护套内发生感应电流。感应电流与施加磁场彼此效果,发生由外向内紧缩护套的磁力,因而粉末得到二维约束。整个约束进程缺乏1ms。相对传统的模压技能,动磁约束技能具有工件约束密度高(生坯密度可到达理论密度的95%以上),作业条件愈加灵敏,不运用润滑剂与粘结剂,有利于环保等长处。现在动磁约束的运用已挨近工业化阶段,第1台动磁约束体系已在试运行。 2、温压技能 温压技能由美国Hoeganaes公司于1994年提出,其工艺进程是,在140℃左右,将由质料粉末和高温聚合物润滑剂组成的粉末喂入模具型腔,然后约束取得高细密度的压坯。这种专利聚合物在约150℃具有杰出的润滑性,而在室温则成为杰出的粘结剂。温压技能是一项运用单次约束/烧结制备高细密度零件的低本钱技能,只通过一次约束便可到达复压/复烧或熔渗工艺方能到达的密度,而出产本钱却低得多,乃至可与粉末铸造相竞赛。但现在适合于钼合金的喂料配方需求实验断定。 3、活动温压(WFC)技能 活动温压技能由德国Fraunhofer研讨所提出。其根本原理是:通过在惯例粒度粉末中,参加适量的微细粉末和润滑剂,然后大大提高了混合粉末的活动性、填充才能和成形性,进而能够在80~130℃温度下,在传统压机上精细成形具有杂乱几许外形的零件,如带有与约束方向笔直的凹槽、孔和螺纹孔等零件,而不需求这以后的二次机加工。作为一种簇新的粉末冶金零部件近终构成形技能,活动温压技能既克服了传统粉末冶金技能在成形方面的缺乏,又防止了打针成形技能的高本钱,具有非常宽广的运用潜力。现在,该技能尚处于研讨的初始阶段,混合粉末的制备办法、适用性、成形规矩、受力情况、流变特性、烧结操控、细密化机制等方面的研讨均未见报道。 4、高速约束(HVC)技能 粉末冶金用高速约束技能是瑞典Hoganas公司与Hydrapulsor公司合作开发的,选用液压机,在比传统快500~1000倍的约束速度(压头速度高达2~30m/s)下,一起运用液压驱动发生的多重冲击波,间隔约0.3s的附加冲击波将密度不断提高。高速约束压坯的径向弹性后效很小,压坯的尺度误差小,可用于粉末的近净构成型,且出产功率极高;但其设备吨位较大,尚不具有制备大尺度工件的才能,且工艺进程环境噪音污染严峻。 三、新式钼烧结技能展开 近年来,粉末烧结技能层出不穷。电场活化烧结技能(FAST)是通过在烧结进程中施加低电压(~30V)和高电流(>600A)的电场,完结脉冲放电与直流电一起进行,到达电场活化烧结,取得显微结构显着细化、烧结温度显着下降、烧结时刻显着缩短的意图。挑选性激光烧结(SLS)运用分层制作办法,首要在核算机上完结契合需求的三维CAD模型,再用分层软件对模型进行分层,得到每层的截面,然后选用自动操控技能,使激光有挑选地烧结出与核算机内零件截面相对应部分的粉末,完结分层烧结。 从理论上讲,这些烧结技能都具有很高的学术价值,但大多尚处于实验室研讨阶段,只能用于小尺度钼制品的小批量烧结,间隔工业运用研讨尚有很大间隔。具有必定工业化运用远景的钼烧结技能首要有以下几种: 1、微波烧结技能 微波烧结运用材料吸收微波能转化为内部分子的动能和热能,使材料全体均匀加热至必定温度而完结细密化烧结的意图。微波烧结是快速制备高质量的新材料和制备具有新功能的传统材料的重要技能手段之一。 相对电阻烧结、火焰烧结、感应烧结等传统烧结办法而言,微波烧结法不只具有节能显着,出产功率高,加热均匀(其温度梯度为传统办法的1/10),烧结制品少(无)内应力、大幅变形和烧结裂纹等缺点,烧结进程准确可控等长处。别的,微波加热技能可用于钼精矿提高除杂、钼精矿焙烧、钼酸铵焙解、钼粉复原等多种工艺环节。但因为微波穿透深度的约束,被烧结材料的直径一般不大于60mm,别的微波烧结气氛很难确保处于2,因而很难防止钼的烧结进程氧化污染。 2、热等静压技能 气压烧结(热压烧结)技能是一种约束机械能与烧结热能耦合效果下的钼固结技能,热等静压是其间运用最成功的工艺。对烧结密度、安排均匀性和空地率等烧结目标要求比较高的高端钼烧结产品,如TFT-LCD用钼溅射靶材,国外大多选用热等静压技能,其产品质量远高于传统的冷等静压-无压烧结工艺,国内尚无类似出产工艺的报道。 3、放电等离子烧结技能 放电等离子烧结技能(SPS)是一种运用通-断直流脉冲电流直接通电烧结的加压烧结法。其工艺原理是,电极通入通-断式直流脉冲电流时瞬间发生的放电等离子体、放电冲击压力、焦耳热和电场分散效果,使烧结体内部各个颗粒均匀地本身发生焦耳热并使颗粒表面活化,然后运用粉末内部的本身发热效果完结烧结细密化,取得均质、细密、细晶的烧结安排。这种比传统烧结工艺低180~500℃,且高温等离子的溅射和放电冲击可铲除粉末颗粒表面杂质(如去除表层氧化物等)和吸附的气体。德国FCT公司现已选用这种技能制备出直径为300mm的钼靶材,国内尚无类似出产工艺的报道。 4、铝热法复原-烧结一体化技能 铝热法选用铝粉末作为复原剂,在200~300℃下,对钼酸钙、硫化钼或三氧化钼进行低温复原,可用大大低于惯例氢复原工艺的本钱和较高出产功率制得低密度粗制钼产品或钼合金涂层。一起,在必定的气体压力效果下,跟着复原进程的进行,钼粉可发生开端烧结,取得质量要求较低的钼坯料。这种钼坯料可作为钢铁和高温合金的合金添加剂,也可作为电解精粹法制备高纯钼制品的质料。 四、钼粉的粉末冶金特性规矩性研讨 HCStark、Plansee等国外首要钼厂商对钼粉有严厉的分类,构成了较为完好的钼粉系列,不同加工制品选用不同目标的钼粉,不同的钼粉在约束成型前选用不同的前处理办法,不同的钼粉选用不同的约束、烧结工艺,而且不同物性目标钼粉能够彼此调配,取得最优质料组成和最佳的密度、均匀性等压坯质量,然后确保烧结件和终究产品的质量。而国内只要少量组织进行了开端探究,国内厂商没有构成体系的钼粉分级,不管哪种质料、哪种工艺、哪种设备取得的钼粉,均选用类似的工艺,制备同一类制品;钼粉在成型前的处理工艺更是无从提及。较为体系地展开钼粉的粉末冶金特性研讨,理清质料-工艺-钼粉-成型工艺-烧结工艺-制品之间的对应联系,关于取得产品的多元化、系列化、最优化具有很大的出产辅导意义。 五、钼粉末冶金进程数值模仿技能展开 长期以来,钼粉复原、成型、烧结工艺多依赖于出产经历堆集。近年来跟着钼制备加工技能的精整化,数值模仿逐步用于钼的这3个粉末冶金工艺段,为研讨微观演化进程,提醒钼制备加工进程的准确机制,进而为完结钼成型工艺的可控性供给理论支撑。就这3段工艺的本质而言,钼粉复原阶段归于典型的分散场现象,可学习流体介质模仿技能;成型、烧结进程归于典型的非接连介质体,且质料粉末组成反常杂乱,无法树立一致的几许形式、物理模型和数学模型,现在尚无完善的模仿技能和模仿软件。 1、钼粉成型进程数值模仿 钼粉约束成型时,粉末的应力变形比固态金属杂乱,可概括为2个首要阶段:约束前期为松懈粉末颗粒的聚合,约束后期为含孔隙的实体。粉末约束时因为很多不同尺度粉末颗粒间的彼此效果以及粉末与模壁间的机械效果和冲突效果,再加上制品密度、弹性功能、塑性功能间的彼此影响,粉末的力学行为是非常杂乱的,还没有一个一致的材料模型。 现在因为非接连介质力学的根本理论还不完善,国内外的研讨大多是将粉末体作为接连体假定而进行的。粉末约束模型可简化为弹性应力-应变方程。 2、钼粉烧结进程数值模仿 烧结从本质上来说也是一种热加工工艺。烧结进程中的粉末固结和热量搬迁是一起进行的,固结中的物理机制包含塑性屈从、蠕变和分散。而粉末凝结进程中的部分压力和温度决议着这些物理机制对粉末固结所起的效果。一起,粉末凝结中的热量搬迁(首要是热量传递)又深受部分相对密度的影响。因而,对烧结的分析有必要结合热力学。 因为钼粉烧结进程的基础理论展开缺乏,无法树立满足的偏微分方程组,所以烧结进程的数值模仿,只能进行单元素体系、简略尺度和描摹的钼粉情况下的简略模仿。这种模仿成果有助于分析其间的机制,但尚无法有效地辅导出产工艺。 六、结束语 通过近一个世纪的展开,"粉末多样化、制品准确化"逐步成为现代钼粉末冶金技能的展开方向,并开宣布一系列钼粉末冶金新技能、新工艺及其进程理论,这些研讨的重点是粉末和制品的结构、描摹、成分操控技能。总的趋势是钼粉向超细、超纯、粉末特性可控方向展开,钼制品的约束烧结向以彻底细密化、(近)净成型为首要目标的新式固结技能展开。 展开钼粉末复原进程动力学问题研讨和粉末冶金进程的数值模仿研讨,有助于从理论上分析质料、钼粉功能、钼制品功能、复原工艺、约束工艺、烧结工艺之间的影响规矩,为处理实践工艺问题供给理论支撑和技能思路。

利用硼泥制备氢氧化镁

2019-02-18 15:19:33

硼泥是、硼砂出产过程中构成的固体废弃物。硼泥中含有氧化镁、氧化钙、等碱性物质,对环境造成了极大污染。截止到2006年仅辽宁省内的硼泥就已达1700万t,并正以每年130万t的速度添加。       现在,国内外对硼泥归纳利用的研讨有诸多方面,已取得了许多科研成果,但硼泥污染的现象依然存在,这首要是因为各类硼泥归纳利用技术落后,工业化程度较低。硼泥中含有镁等有价元素,极具开发利用价值。因而,开发利用这种二次资源,出产氢氧化镁,对进步经济效益、削减环境污染、促进资源再生都有重要意义。氢氧化镁作为典型的无卤阻燃剂,具有阻燃、消烟、阻滴、高热稳定性、高效的促基材成碳效果和强除酸才能等特性。       现在,出产氢氧化镁的首要办法有:合成法、白云石的挑选煅烧法和电解卤水法。合成法需以含有氯化镁的卤水为质料,白云石的挑选煅烧法和电解卤水法的能耗皆较高。本文选用高温下煅烧工业浓硫酸与硼泥混合物的办法收回氢氧化镁,此办法能耗低且易于完成工业化,不只能够处理硼泥对环境的污染问题,也为氢氧化镁的出产拓荒了一条新途径。       一、试验       (一)试验质料       硼泥取自辽宁省某地,首要化学组成见表1。硫酸为工业级,浓度98%,、及其它检测所用药品均为分析纯,试验用水为二次蒸馏水。   表1  硼泥的成分(质量分数)/%MgOCO2SiO2Fe2O3Al2O3CaOMnO其它39.030.219.74.562.991.840.0821.628       (二)试验内容       将硼泥与工业硫酸的混合泥浆在高温炉中煅烧必定时刻,取出后加水溶解、加热、过滤,得到母液。用0.01mol/L的EDTA滴定Mg2+,核算浸出率。重复加热、过滤母液至用(NH4)2C2O4溶液体会不到Ca2+。向滤液中参加将溶液中的Fe2+、Mn2+氧化成高价的Fe3+、Mn4+有利于完全除杂,加至用K3[Fe(CN)6]溶液查验不到Fe2+,用硝酸和NaBiO3查验不到Mn2+。在必定温度下加10%NaOH溶液将母液调理至pH=9.0,过滤,除掉杂质,得到镁精液。再向镁精液中参加5mol/L的NaOH溶液调理,pH=12.0,过滤、洗刷,然后将产品恒温烘干,得到氢氧化镁产品。产品的检测按标准HG/T3607—2000履行。       (三)工艺流程       工艺流程见图1。图1  硼泥制备氢氧化镁工艺流程       二、成果与评论       (一)煅烧温度对镁浸出率的影响       在煅烧时刻为1h,硫酸与硼泥液固比为1∶1的条件下,调查不同煅烧温度下镁的浸出率,试验成果如图2所示。由图2可知,在烧烧温度为300℃时,镁的浸出率最高,尔后跟着煅烧温度的升高镁的浸出率反而快速下降。这是因为浓硫酸在350℃时开端发作分化反响,温度过高时,生成的SO3烟气和氧气会快速逸出,使反响不能充沛进行,故镁的浸出率下降。一起高温效果黏结生成不溶于水的硅酸盐类也会使得镁的浸出率下降。图2  煅烧温度对镁浸出率的影响       (二)煅烧时刻对镁浸出率的影响       在硫酸与硼泥液固比为1∶1、煅烧温度为300℃条件下,别离调查不同煅烧时刻下镁的浸出率,试验成果如图3所示。由图3可知,跟着煅烧时刻添加,镁的浸出率逐步增大。反响时刻为2h时硫酸与硼泥的反响根本完毕,此刻镁的浸出率到达最大。图3  煅烧时刻对镁浸出率的影响       (三)硫酸与硼泥份额对镁浸出率的影响       在煅烧时刻为1h,煅烧温度为300℃条件下,调查不同液固比时镁的浸出率,试验成果如图4所示。由图4可知,跟着硫酸与硼泥液固比的增大,硫酸过量增多,硼泥能充沛与硫酸反响,镁浸出率趋于增大,但耗酸量增大。若硫酸与硼泥的份额太小,则硼泥中的矿藏不能与硫酸充沛反响,导致镁的浸出率不高。依据试验成果,硫酸与硼泥的液固比以2∶1为宜。图4  硫酸与硼泥份额对镁浸出率的影响       (四)归纳条件试验       依据试验成果及归纳考虑能耗、药品用量和硫酸分化温度对浸出率的影响,断定工艺条件为:煅烧温度为300℃、煅烧时刻为2h、硫酸与硼泥的液固比为2∶1,在此工艺条件下镁的浸出率为88%。将此条件下所制样品按1.2所述办法制备氢氧化镁,经测定镁精液中镁的收回率为91.17%。因而,硼泥中镁的归纳收回率可达80%左右。       (五)氢氧化镁的检测与分析       1、氢氧化镁的XRD分析  选用X射线衍射仪分析了产品物相组成,其成果见图5。由图5可知,该产品的峰方位和强度均与JDPDS卡上标准Mg(OH)2的衍射峰数据完全一致,且峰值规整,无杂峰出现,可知粉体为Mg(OH)2。图5  Mg(OH)2样品XRD图       2、氢氧化镁的检测  对氢氧化镁产品进行成分分析,检测成果如表2所示。   表2  氢氧化镁成分(质量分数)/%Mg(OH)2FeAlCaOMn99.540.0190.0150.4300.008       由表2可知,氢氧化镁的纯度为99.54%,换算成氧化镁纯度为68.64%,高于标准HG/T3607—2000的规则,其他杂质的含量也契合此标准。       3、氢氧化镁的SEM分析  用SEM对氢氧化镁粉末的表面描摹微观结构进行分析,其成果见图6。由图6能够看出,未烘干的Mg(OH)2颗粒出现聚会状况,晶体微粒十分小,颗粒直径不到1μm。将样品烘干后Mg(OH)2晶体微粒逐步长大,颗粒呈不规则球状,颗粒直径大约70~90μm。图6  氢氧化镁SEM相片                     (a)未烘干;(b)烘干后       三、定论       (一)依据单要素条件试验断定高温煅烧工业硫酸与硼泥混合物的工艺条件为:煅烧温度为300℃、煅烧时刻为2h、硫酸与硼泥的份额为2∶1。此刻镁的浸出率为88%。       (二)以为沉积剂制备氢氧化镁可使镁精液中镁的收回率到达91.17%,硼泥中镁的归纳收回率可达80%。经XRD检测断定沉积产品为氢氧化镁,产品质量契合标准HG/T3607—2000。       (三)由SEM检测能够看出,未烘干的Mg(OH)2晶体微粒十分小,颗粒直径不到1μm。氢氧化镁经烘干后晶粒长大,颗粒呈不规则球状,颗粒直径大约70~90μm。

高性能铝合金———铝钪合金

2018-12-27 16:26:15

铝合金是国民经济建设和国家安全重要的工程材料。但是迄今为止,我国一些高性能铝合金制备的关键技术还没有突破,很多重点型号所需的高性能铝合金材料仍然依赖于进口,高性能铝合金研制与开发还有许多工作等待国人去做。    铝合金的高性能化有几种途径,其中微合金化强韧化是近20年来高性能铝合金研究的前沿领域。所谓微合金化强韧化通常是指将质量百分数小于0.5%的微量元素添加或者复合添加到铝合金中借以大幅度提高合金强度和韧性的一种技术。其中,钪的添加特别引人注目。   钪作为一种过渡族元素以及稀土元素加到铝及铝合金中,不仅能够显著细化铸态合金晶粒、提高再结晶温度从而提高铝合金的强度和韧性,而且能显著改善铝合金的可焊性、耐热性、抗蚀性、热稳定性和抗中子辐照损伤的作用。因此,铝钪合金被认为是新一代航天航空、舰船、兵器用高性能铝合金结构材料。近20年来,国际材料界尤其是前苏联,由于军工战略方面的需要,对铝钪合金进行了大量的研究与开发。国内铝钪合金起步较晚,90年代中期还只有少数几篇评述性的文章。然而,这种新合金在航天航空方面的优异性能引起了国防工业部门的浓厚兴趣,有关应用部门希望国内立即开展这方面的研究。   “国家需要就是我们的研究目标!”学科带头人尹志民教授敏锐地感觉到这一信息的重大价值。这位1987年从加拿大多伦多大学留学回国并长期从事高性能铝合金研究的学者,立即带领科研室一批青年学子在这一领域开始了艰苦的探索与实践。   研究工作从哪里入手?科研组的同志一致认为“研究工作应当首先从基础做起,基础牢才能做大事。”微量钪添加到铝合金中能大幅度提高合金的性能,这种神奇作用的原因是什么?课题组在国家自然科学基金的支持下,开展了微量钪在铝镁系合金中的存在形式及作用机制研究。他们设计了一系列对比合金,研究了微量钪对目标合金晶粒度、再结晶行为以及对合金强度和韧性的影响。发现了一系列有重大意义的研究结果:   第一,微量钪和锆复合添加效果比单独添加好,钪、锆复合微合金化是Al-Mg系合金强韧化的有效途径;   第二,微量钪和锆主要以Al3(Sc,Zr)I和Al3(Sc,Zr)II两种铝化物形式存在,铝化物的晶体结构为面心立方,点阵常数为0.410nm,前者是α(Al)基体最有效的晶粒细化剂,后者与基体共格,强烈钉扎位错和亚晶界,它能强烈抑制合金热变形过程和冷轧板材退火过程的再结晶;第三,微量钪和锆在铝合金中的强化机制为细晶强化、亚结构强化和铝钪锆化合物粒子引起的析出强化。论文《微量Sc和Zr对Al-Mg合金组织性能的影响》和《微量Sc和Zr对Al-Zn-Mg合金组织性能影响》分别在材料领域英国著名刊物《材料科学与工程》和俄罗斯著名刊物《有色金属》上发表,SCI他引数十次。多名来自韩国、法国、德国、日本等国的研究者来信或通过E-mail索取资料。尹志民教授访俄期间,还多次与铝钪合金研究权威扎哈罗夫教授和费拉多夫教授进行了学术交流。   铝钪合金基础研究有了重大突破以后,紧接着的一个问题就是研制开发铝钪中间合金。因为微量钪只能通过铝钪中间合金的形式加入到铝合金中,否则“巧妇难为无米之炊”。调研发现,我国钪资源丰富。90年代初,我国还是世界市场上氧化钪初级产品的主要供应商,关键问题是如何把氧化钪转化为铝钪中间合金。在"氧化钪热还原制备铝钪中间合金新工艺基础研究"国家自然科学基金支持下,课题组在不同反应物体系热还原热力学计算的基础上,筛选了两条工艺路线进行实验。最终以工业氧化钪为原料,采用氧化钪热还原方法成功地制备出了铝钪中间合金,随后研制的铝钪合金板材制备和性能研究表明:制备的铝钪中间合金完全能够满足工业铝钪合金研制的需要。在此基础上,科研组申报了国家发明专利,2002年发明专利获得授权。   随着我国国力的增强,铝镁钪系合金的研究列入了国家重点研究计划,科研室紧紧抓住了这个机遇。在科技部973项目“提高铝材质量的基础研究”和“十五”攻关项目的支持下,在微量钪、锆在铝镁系及铝锌镁系合金中的微合金化研究成果的指导下,课题组在国内率先研制成功了Al-Mg-Sc-Zr和Al-Zn-Mg-Sc-Zr两个合金原型,与不添加钪和锆的同类合金相比,合金抗拉强度和屈服强度提高了25%,而塑性仍分别保持在13%和10%的高水平。与此同时,钪、锆等复合微合金化强韧化研究成果已延伸到2个863项目和1个“十五”重点项目。   经过8年的艰苦奋斗,依托中南大学材料物理与化学国家重点学科,形成了一支从加拿大、日本、俄罗斯等留学回国的青年学者组成的学术队伍。他们先后承担了多项与铝钪合金有关的国家自然科学基金、973项目、863项目、“十五”攻关和军工配套等国家级重大科研项目,举办了铝钪合金国际研讨会,发表高水平论文近百篇,在国内外产生了积极的影响。   为了适应新形势的发展,尹志民教授为首的创新团队加大了铝钪合金的研究开发力度,一方面,他们利用科研沉淀资金,在校内新材料工程中心投资20余万元建立了一条铝钪中间合金中试生产线,正式为国内用户供应“中工牌”铝钪中间合金;另一方面,与国内铝合金骨干企业合作,共同承担国家科研试制任务,努力把钪、锆复合微合金化强韧化理论应用到工程实际中,争取在未来10年内,和国内铝合金骨干企业一道建立起我国自己的高性能铝钪合金新体系。   目前,中南大学与东北加工轻合金有限责任公司和西南铝业有限公司合作承担的铝钪合金“十五”国家重点项目开始了工业化试验。他们已经攻克了板材及其配用焊丝复合微合金化成分设计及控制技术、钪中间合金制备和添加技术、铝镁钪锆合金板材轧制技术,铝镁钪锆合金型材挤压工艺技术和锻造工艺技术,研制成功了中强高韧可焊Al-Mg-Mn-Sc-Zr合金板材、挤压材、锻件和配用焊丝。   可以预见在不久的将来,具有我国自主知识产权的大规格铝钪合金板材、挤压材、锻件将会在航天、航空、兵器、舰船领域投入应用。课题组成员的辛勤劳动和聪明才智将在国防现代化建设中开出更加艳丽的花朵。