Si-Ca-Ba三元合金熔体热力学性质的计算

根据Miedema二元合金生成热模型和Toop非对称几何模型,对1 873 K时Si-Ca-Ba三元合金熔体过剩自由能、生成热、过剩熵以及各组元间的活度交互作用系数等热力学性质进行了计算.结果表明,在1 873 K时Si-Ca-Ba合金熔体的过剩自由能、生成热和过剩熵均为负值.在富硅区域和硅含量较少的区域,各热力学性质的变化趋势较大.过剩自由能、生成热和过剩熵的最小值均出现在xSi=55%,xCa=45%,xBa=0成分处.Si-Ca-Ba合金中组元钡的加入,对合金的过剩自由能、生成热和过剩熵影响不大,随钡含量的增加,各热力学性质无显著变化.

炼钢用Si-Ca-Ba复合脱氧剂成分优化的研究

在实验室条件下考察了不同钡、钙质量分数的Si-Ca-Ba合金对钢液脱氧和夹杂物变性作用的变化规律。实验发现，当Si-Ca-Ba合金中钡、钙增加时，脱氧终点钢液中的全氧降低，但合金中钡的增加对降低终点钢液全氧的贡献不大。合金中的钡钙比对于降低钢液中夹杂物的尺寸至关重要，当Si-Ca-Ba合金中钡钙比约为2．7～3．5时，夹杂物的尺寸取得最小值。

Al_2O_3颗粒级配对Ca-Ba-Mg-Al-B-Si-O玻璃/Al_2O_3系LTCC材料性能的影响

以Ca-Ba-Mg-Al-B-Si-O系玻璃和D_(50)分别为0.83μm与3.49μm的Al_2O_3粉料为原料,采用低温烧结法制备了玻璃/Al_2O_3系介电陶瓷材料。设计将两种氧化铝按一定配比混合以优化氧化铝颗粒级配,研究了氧化铝颗粒级配和烧成温度对玻璃/Al_2O_3材料的烧结性能、介电性能和力学性能的影响。随着氧化铝颗粒级配的优化,玻璃/Al_2O_3材料的收缩率、体积密度、相对介电常数、抗弯强度增加,而介电损耗减小。添加D_(50)为2.81μm的Al_2O_3混合粉料的玻璃/Al_2O_3材料于875℃烧结良好,显示出优异的性能:体积密度为3.09 g/cm^3,相对介电常数7.78,介电损耗0.53×10^(-3)(于10 MHz下测试),抗弯强度为181 MPa,因此该体系材料比较适合用作LTCC封装材料。

不同氧化物对Ca-Ba-Mg-Al-B-Si-O玻璃/氧化物材料性能的影响

实验设计Ca-Ba-Mg-Al-B-Si-O玻璃分别与Al2O3、TiO2、ZrO2、SiO2复合,通过调控Ca-Ba-Mg-Al-B-Si-O玻璃/氧化物组成,低温烧结制备玻璃复合氧化物材料,重点研究了玻璃/氧化物材料的烧结性能与介电性能。研究结果表明,氧化物种类对Ca-Ba-Mg-Al-B-Si-O玻璃/氧化物材料的烧结性能、热性能、介电性能有较大影响,Al2O3有利于促进玻璃/氧化物材料烧结致密,SiO2可以用于降低该体系介电陶瓷材料的介电常数。Ca-Ba-Mg-Al-B-Si-O玻璃/Al2O3材料于875℃烧结试样的综合性能最好,其体积密度为3.10 g.cm^-3,10 MHz下介电常数为8.03,介电损耗为0.0005,基本可以达到LTCC材料的使用要求。

熔融石英对Ca-Ba-Al-B-Si-O玻璃/Al_2O_3材料烧结性能与介电性能的影响

以Ca-Ba-Al-B-Si-O玻璃粉、Al_2O_3粉、熔融石英为原料,采用低温烧结法制备了玻璃/陶瓷系介电陶瓷材料。设计采用添加熔融石英的方法改善玻璃/Al_2O_3材料的烧结,研究了熔融石英对玻璃/Al_2O_3材料烧结性能、介电性能、物相与显微结构的影响。随着熔融石英添加量增加,玻璃/Al_2O_3材料的收缩率、体积密度与相对介电常数减小,而介电损耗增加。添加1 vol%熔融石英的Ca-Ba-Al-B-Si-O玻璃/Al_2O_3材料于875℃烧结良好,显示出优异的性能:收缩率为13.78%,体积密度为3.08 g·cm^(-3),气孔率为0.32%,10 MHz下介电常数为8.05,介电损耗为0.00091,因此该体系材料比较适合用作LTCC材料。

A/C比对Ce^(3+)掺杂的Al-Ca-Ba闪烁玻璃发光性能的影响

选取了具有良好化学稳定性的Al-Ca-Ba玻璃系统作为闪烁体的基质系统,研究了Ce3+在该玻璃系统中的发光特性以及该玻璃系统中A/C(Al2O3/CaO)比值对发光性能的影响。研究结果表明,Ce3+在Al-Ca-Ba玻璃系统中的发光较其它玻璃系统激发与发射波长均发生了明显的红移效应,Stokes位移变大,原因跟该玻璃系统较高的光碱度相关;Al-Ca-Ba玻璃闪烁体中A/C比值对发光性能具有非常重要的影响,其比值处于12CaO.7Al2O3这一低熔区域范围内,发光性能最好。

玻璃粉储存时间对Ca-Ba-Al-B-Si-O玻璃性能的影响

以存储了0,6及12个月的玻璃粉为原料,采用高温熔融法制得了Ca-Ba-Al-B-Si-O玻璃。借助FT-IR、DSC、XRD和SEM研究了玻璃粉存储时间对所制玻璃烧结性能、介电性能和热稳定性能的影响。结果表明:经725℃烧结,以0月玻璃粉制成的玻璃的体积密度为2.47 g.cm–3,气孔率为0.36%,在10 MHz条件下测得的相对介电常数和介质损耗分别5.83和1.02×10–3。随着玻璃粉储存时间的增加,所制玻璃网络结构的连续性降低,析晶趋势增大,导致液相玻璃中雏晶数量增多及黏度增大,进而导致液相玻璃的粘性流动变缓,这就使试样的烧结性能变差,进而影响试样的介电性能。

Ca-Ba-Mg-Al-B-Si-O玻璃/α-Al2O3生瓷带结构优化设计与性能研究

以Ca-Ba-Mg-Al-B-Si-O玻璃与α-Al2O3为原料,通过调控分散剂的种类及含量、增塑剂与粘结剂的有机配比,以提高玻璃/α-Al2O3流延浆料性能,改善生瓷带结构与综合性能。重点研究了玻璃/α-Al2O3浆料的特性、生瓷带物理性能及其生坯烧结性能。研究结果表明,添加PEG、TEOA、TBP、Castor oil分散剂的Ca-Ba-Mg-Al-B-Si-O玻璃/α-Al2O3浆料的粘度依次降低。随着Castoroil含量从1wt.%增加至4wt.%,浆料稳定性、生瓷带体积密度与拉伸强度先增加后减小。添加2wt.%Castoroil的Ca-Ba-Mg-Al-B-Si-O玻璃/α-Al2O3生瓷带综合性能最佳,表面光滑,结构致密,其体积密度为1.94 g·cm-3,拉伸强度为1.59 MPa,且生坯烧结性能良好,使得该体系材料比较适合用作低温共烧陶瓷材料。

压制工艺对Ca-Ba-Mg-Al-B-Si-O玻璃/Al_2O_3材料烧结性能的影响

以Ca-Ba-Mg-Al-B-Si-O系玻璃粉与Al_2O_3为原料,流延成型生瓷带,采用低温烧结法制备了玻璃/陶瓷系介电陶瓷材料。研究了压制工艺与烧成温度对复合材料烧结性能以及介电性能的影响。结果表明,随着成型压力增加与保压时间延长,生坯体积密度增加,相应烧结体的体积密度增加,烧成收缩率减小。玻璃/Al_2O_3生瓷带的微观形貌结构致密,20 MPa/10 min成型玻璃/Al_2O_3材料于850℃烧结具有较好的性能:体积密度为3.10 g·cm^(–3),10 MHz下的介电常数为7.97,介电损耗为0.000 86。因此该体系材料比较适合用作低温共烧陶瓷材料。

LF精炼气瓶钢的Si-Ca-Ba合金脱氧工艺

天津钢管公司采用150t EAF-150t LF（VD）-CC工艺生产30CrMo，37Mn等气瓶钢Φ210～310mm圆管坯。生产统计数据表明，在LF精炼时用Si≥50％，Ca≥12％，Ba≥13％合金替代全用Al脱氧，使[Alt]从0．026％降至0．006％，钢中氧含量为25×10^-6，提高了钢的清洁度，减少了轧制过程中钢材的裂纹废品。

(Na2O+K2O)对Ca-Ba-Mg-Al-B-Si-O玻璃/Al2O3材料性能的影响

实验以Ca-Ba-Mg-Al-B-Si-O玻璃和Al2O3粉料为原料,设计玻璃中(Na2O+K2O)含量分别为0、2%、4%、8%的优化玻璃组成,800~950℃低温烧结得到LTCC材料。研究结果表明:随着(Na2O+K2O)含量升高,Ca-Ba-Mg-Al-B-Si-O系玻璃/Al2O3烧结体的体积密度与介电常数逐渐增加,烧结体气孔率随之减小,介电损耗出现先减小后增加的趋势。添加2%(Na2O+K2O)的Ca-Ba-Mg-Al-B-Si-O玻璃/Al2O3材料,在875℃烧结试样显示出优异性能。

用重晶石冶炼Si-Ca-Ba合金工艺中的降硫问题

分析了“碳热法”生产硅钙钡合金工艺中,使用重晶石(BaSO4)作为钡原料造成产品硫含量波动的主要原因。理化检测结果表明,硅钙钡合金中的硫主要以硫化物或复杂硫氧化物的形式存在。热力学计算初步判断,硫酸钡碳热还原过程主要以液-固反应的方式进行,由此造成部分比重大于Si-Ca-Ba合金的硫化物或硫氧化物滞留在最终产品中。

SI-CA-BA合金在熔炼软磁合金1JHA1中的应用

就软磁合金1JHA1在非真空熔炼(AIM)中,使用SI-CA合金和SI-CA-BA合金作为终脱氧剂,并作非金属夹杂物变性处理进行了研究。结果显示,与使用SI-CA合金相比,使用SI-CA-BA合金作终脱氧剂可以使合金中气体含量较低,非金属夹杂物含量显著降低,达到0.5级以下,并且残余的夹杂物形态得到球化,分布更均匀,合金磁性能较高,金相组织较均匀。

La-Ca-Ba-Co系永磁铁氧体的结构与磁性能

采用陶瓷法制备La_(0.6)Ca_(0.4-x)Ba_xO·n/2(Fe_(1-y)Co_y)_2O_3永磁铁氧体材料。用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、振动样品磁强计(VSM)和测磁仪对样品的晶体结构、显微形貌与磁学性能进行表征。当x=0时,预烧料样品为单一的M相,晶粒为明显的片状,磁体性能:B_r=440m T,H_(cb)=296k A/m,H_(cj)=426k A/m,(BH)_(max)=36.6k J/m^3,Hk/H_(cj)=0.83。钡元素取代钙元素后,预烧料样品仍为单一的M相,晶粒的三维尺寸接近,磁体矩形度H_k/H_(cj)提高。当x=0.1时,矩形比最高,达到0.93。通过工艺的调整,获得了优异的磁性能:B_r=445m T,H_(cb)=337k A/m,H_(cj)=420k A/m,(BH)_(max)=38.6k J/m^3,H_k/H_(cj)=0.95。

PVB对Ca-Ba-Mg-Al-B-Si-O玻璃/Al2O3材料性能的影响

以Ca-Ba-Mg-Al-B-Si-O玻璃和Al2O3为原料,加入流延剂后流延成型生瓷带,采用低温烧结法制备了玻璃/Al2O3系介电陶瓷材料。设计添加PVB粘结剂与KH-570型硅烷偶联剂协同优化流延工艺,重点研究了PVB粘结剂对浆料特性、生瓷带性能以及生坯烧结性能的影响。随着PVB相对分子量降低,浆料固含量增加,生瓷带体积密度增加,拉伸强度与断裂伸长率逐渐降低。PVB粘结剂中的PVB、PVA、PVAc基团在溶剂中溶解,产生一定粘度,使玻璃/Al2O3浆料具备合适流延的粘度。添加PVB-5s的玻璃/Al2O3浆料的固含量为67 wt%,相应生瓷带体积密度为1.92 g·cm^-3,拉伸强度为1.42MPa,生瓷带表面光滑致密,生坯于850℃烧结良好,烧结体微观结构致密,介电性能优良,因此该体系材料比较适合用作低温共烧陶瓷材料。

钢液发热剂Si-Ca-Ba对熔渣性能和炉衬侵蚀的影响

使用实验室小型电阻炉对Si－Ca－Ba钢液发热剂的研究结果得出：向渣中加入适量CaO和CaF2可使[P][S]不增加;适量加入CaO可减少对镁质耐火材料的侵蚀。

Si-Ca-Ba复合脱氧剂在炼钢生产中的应用

使用Si-Ca-Ba进行出钢脱氧,合金收得率高(ηMn=91.3;ηSi=86.1)、脱氧率达73.5%,而且在脱氧过程中还具有24.14%的脱硫率,进一步提高HRB335D钢的力学性能。

SiO2对Ca-Ba-Mg-Al-B-Si-O玻璃/Al2O3材料烧结与介电性能的影响

以Ca-Ba-Mg-Al-B-Si-O系玻璃和α-Al2O3粉料为原料,低温烧结玻璃/Al2O3系介电陶瓷材料。设计调控基质玻璃中SiO2含量,以优化Ca-Ba-Mg-Al-B-Si-O玻璃复合氧化铝材料的烧结与介电性能。结果表明,提高SiO2含量,玻璃/Al2O3材料的烧成收缩率降低,试样烧结温度升高,烧结体介电常数先增加后减小,介电损耗先减小后增加,介电性能转折点出现在SiO2含量为60 wt%。当SiO2含量为60 wt%时,复合材料综合性能最好,试样在875℃烧结致密,体积密度为3.10 g·cm^-3,10 MHz频率下介电常数为8.03,介电损耗为0.0005,因此该体系材料比较适合用作LTCC封装材料。

采用Si-Ca-Ba合金+CaF_2进行钢液脱砷的因素分析

为了充分利用含砷铁矿资源,在实验室条件下,采用Si-Ca-Ba合金＋Ca F2对钢液进行了脱砷研究。分析了Si-Ca-Ba合金比例、试验温度、脱砷剂加入量以及初始硫质量分数对脱砷反应的影响。研究表明,Si-Ca-Ba合金比例在65%-75%范围内脱砷效果最明显。在相同试验操作条件下,提高钢液温度、增加脱砷剂加入量和降低钢液中初始硫质量分数可以增大脱砷率。

Si-Ca-Ba复合脱氧剂成分设计与脱氧能力的热力学研究

Si-Ca-Ba复合脱氧剂常用于对Al2O3类夹杂物敏感、不宜用Al脱氧的钢种。针对该类脱氧剂实际使用过程成分设计与脱氧效果稳定性问题,基于经典热力学,运用Factsage7.0软件研究分析了不同配比下Si—Ca-Ba复合脱氧剂的脱氧效果与组元作用规律。考虑实际含BaO精炼渣工况,比较了渣的二元碱度对辅助脱氧效果的影响。研究表明,无渣工况下,随Si-Ca—Ba合金中Si和Ba配比的增加,其复合脱氧效果变差;随Ca配比的增加,脱氧效果明显增强。有渣工况下,随着精炼渣碱度的增加,该脱氧剂脱氧效果增强;精炼渣碱度在2.5时,根据各组元比例不同,相同脱氧量下,每吨钢液合金用量介于0.6~0.9kg;当Si-Ca-Ba三组元比例各自在1/3~2/3范围变化时,提高Si配比脱氧效果增强,而提高Ca或Ba配比脱氧效果变化不大。精炼渣碱度为2.5时,Si:Ca:Ba质量比为4:1:1时脱氧效果最佳,Fe-O溶液中溶解[O]含量最低。