掺杂CaO对BaZrO3耐火材料组织及其与富钛合金界面反应的影响

以BaCO3、ZrO2和CaO粉末为原料,在1 400℃下固相合成CaO掺杂BaZrO3粉末,再采用冷等静压结合固相烧结(1 750℃×6h)技术制备CaO掺杂BaZrO3陶瓷片。利用真空感应熔炼技术,在陶瓷片上熔化富钛合金Ti3Ni。研究了不同CaO掺杂量对BaZrO3陶瓷片的组织结构及其与富钛合金Ti3Ni界面反应的影响。结果表明:部分CaO固溶进BaZrO3晶格形成Ba1-xCaxZrO3,剩余CaO均匀分布于Ba1-xCaxZrO3基体;CaO掺杂量的增加使Ba1-xCaxZrO3基体粒径与CaO粒径增大。当CaO掺杂量(摩尔分数)达到15%时,Ti3Ni熔体对陶瓷片的侵蚀层厚度约为32μm;当CaO掺杂量为20%时,侵蚀层约厚11μm。CaO掺杂改变了BaZrO3的晶体结构,并提高了BaZrO3耐火材料的热力学稳定性,有利于BaZrO3耐火材料在活泼金属熔炼领域的应用。

Y掺杂BaZrO_3的稳定性及抗钛熔体的侵蚀性

使用传统固相合成的Y_2O_3掺杂与未掺杂的BaZrO_3粉料,运用冷等静压和固相烧结技术,制备BaZrO_3和Y掺杂的BaZrO_3坩埚,并用其熔炼富钛合金(Ti_2Ni,含钛量63%,质量分数)。研究Y_2O_3掺杂对Ba Zr O3坩埚侵蚀层及组织形貌的变化,合金熔体受耐火材料元素污染量的变化以及Y_2O_3掺杂BaZrO_3坩埚抵抗钛熔体的侵蚀性。结果表明:1500℃时,Ti_2Ni熔体对掺杂Y_2O_3的BaZrO_3坩埚侵蚀层厚(1700mm),小于未掺杂的BaZrO_3侵蚀层厚度(2000mm);Y掺杂BaZrO_3坩埚内壁晶粒相对完整,仅部分晶界受熔体侵蚀而模糊,未掺杂的BaZrO_3坩埚晶粒受钛熔体侵蚀及冲刷,出现层片状组织,且内壁结构疏松;随着保温时间从5 min增至15 min时,Y掺杂BaZrO_3坩埚熔炼后Ti_2Ni合金中的O和Zr元素均达到平衡;而未掺杂的Ba Zr O3熔炼后Ti_2Ni中O和Zr含量随保温时间增加而增加。热力学计算也支持上述结论,说明耐火材料在Ti_2Ni熔体中的溶解的进行表明促进BaZrO_3坩埚-合金界面反应,Y_2O_3掺杂能改善BaZrO_3稳定性,增强抗钛熔体的侵蚀性,降低其在钛合金中的溶解。

阳极氧化铝表面激光处理工艺与机理

为了解决铝材表面激光处理无法形成高色差、高对比度的黑色图形问题,以阳极氧化5052铝合金为研究对象,选用脉冲宽度为4ns的光纤激光器,设定扫描速度为130mm/s,频率为300kHz,扫描间距为0.005mm,设定功率为27%P0~33%P0(P0为激光器的额定功率),以得到高色差、高对比度的黑色图形,研究激光功率对图形对比度及微观形貌的影响,分析阳极氧化铝表面激光处理形成图形的机理。结果表明:当激光功率超过1.64 W时,激光能量达到铝材熔化阈值,材料表面开始形成图形,随着功率的增大,对比度逐渐上升;当激光功率增大到2.13~2.76W时,铝材表面熔化与蒸发形成细裂纹的微观形貌,宏观显示为黑色,对比度达到最大;激光功率增大至3.32W后,铝材表面完全熔化,细裂纹形貌消失,宏观显示为灰白色,对比度下降。该技术有助于激光与铝材作用机理的进一步研究,对推动物联网技术的发展具有重要意义。