钛精矿内配碳球团定压热容量测试研究

针对钛精矿冶炼钛渣过程中钛精矿内配碳球团比热容越高能耗越高的问题,采用正交试验法研究了不同矿煤比、加热温度、造球压力、造球施压时间下钛精矿内配碳球团的比热容变化情况。结果表明,影响钛精矿内配碳球团比热容大小的因素主次顺序为矿煤比、造球压力、加热温度、造球施压时间。确定的最佳工艺参数为矿煤比15%、造球压力18 MPa、加热温度1 100℃、造球施压时间60 s,在此条件下钛精矿内配碳球团的比热容为0.50 kJ/kg·K,可明显降低钛精矿内配碳球团的比热容,能有效降低钛精矿冶炼钛渣的能耗。

基于ABAQUS的近α型Ti-1100合金热变形有限元分析

以氢化钛粉为原料,采用粉末冶金–热等静压法制备近α型Ti-1100合金,并基于ABAQUS对φ12 mm×8 mm试样的热压缩试验进行有限元分析。结果表明:Ti-1100合金试样中心区域受到较大压应力的作用,变形最大;鼓形区域受拉应力作用,和顶部区域的变形程度均相对较小。在低温高应变速率下,试样中心区域的温升最大,出现动态软化特征,不均匀变形程度较大,且中心区域与鼓形区域的应力差值较大,内部变形剧烈;鼓形区域显微组织以倾斜的层状α晶粒为主,有局部塑性流动现象出现。在高温低应变速率下,内部变形相对均匀,显微组织以等轴α晶+β转变组织为主。此外,在所有变形条件下,中心区域均以层状α晶粒为主,并发生了动态再结晶,顶部区域与中心区域的组织相似。

真空电磁悬浮精炼钛铝基中间合金试验研究

利用真空电磁悬浮熔炼炉对铝热法还原攀枝花酸溶性钛渣所得的粗TiAl基合金进行精炼,研究了精炼前后合金物相组成、合金元素在微区中的分布、组织结构和杂质含量的变化。发现在精炼参数为熔炼电流60A,保温时间5min,冷却速率4A/min时,精炼后的合金层片状组织和裂纹减少,晶粒尺寸减小。Si、Fe元素置换Al元素形成置换固溶相,存在于TiAl、TiAl_2等相中,形成了Fe_2AlTi、Si_2Ti、Al_2FeSi、AlFe、FeTiSi等物相,接近于Ti-Al二元合金的双相组织。合金中夹杂物的含量减少了45%,去除了合金中的粒径>5μm的大颗粒夹杂物。

废SCR钛基脱硝催化剂铝热还原重熔制备含铬钛铝基合金的试验研究

首次利用废选择性催化还原(SCR)脱硝催化剂为原料,采用铝热还原—重熔法进行了Ti-Al基合金制备的试验研究,并通过添加不同含量的Cr元素,研究Cr对合金微观组织、物相组成及性能的影响。通过X射线衍射(XRD)和能谱(EDS)分析,发现未添加Cr元素的合金中所观察到的相主要由Ti_(0.8)V_(0.2)Al_3、TiAl_2、Ti_3Al、TiAl等钛铝金属间化合物,Ti_5Si_3、TiSi_2等钛硅化合物,CaAl_4O_7、Ca_2AlSiO_(5.5)等氧化物组成。添加Cr元素可降低高铝型钛铝化合物的形成,减少钙铝氧化物含量,形成含铬元素的Ti_(0.25)Cr_(0.08)Al_(0.67)相,增加Ti_3Al与TiAl类物相的生成。通过Pandat热化学软件的物相衍变计算得出,Cr的添加可大幅度降低Al_3(Ti,V)的相比率,降低一定量的(Ti,Cr)_5Si_3相比率,同时增加TiAl相的形成。硬度测试结果表明,随Cr含量的增加,合金硬度整体呈上升趋势。这可能是由于等轴晶TiAl类物相的均匀分布和(Ti,W)_5Si_3相的减少所导致的。

铝热还原酸溶性钛渣制备TiAl基多元合金（英文）

对含高钛的酸溶性钛渣进行铝热还原制备钛铝基多元合金。为了控制并了解合金的制备,讨论了铝和氧化钙的添加和温度的影响。通过考虑材料的配比计算,可以成功地使合金与渣合金分离。大多数还原元素的回收率表现为高值,在所有实验条件下均为95%。铝的添加主要影响合金的成分,而氧化钙的添加则通过改变渣系成分来影响渣金分离。此外,系统的温度可以提高大部分还原元素的回收率和分配比。

废弃脱硝催化剂铝热还原—真空磁悬浮精炼制备钛铝基合金试验研究

采用铝热还原-真空电磁悬浮熔炼法,对废弃的选择性催化还原(SCR)钛基脱硝催化剂制备Ti-Al基金属间化合物进行了试验研究。通过SEM和XRD分析,发现合金中所观察到的相主要由TiAl2,Ti5Si3和TiAl相组成,而杂质相主要以氧化物和碳化物的形式存在。随着合金的精炼,钛铝化合物的组成由富钛钛铝化合物相转变为富铝钛铝化合物相,杂质含量逐渐减少,三次精炼后的总杂质去除率可达85%以上。硬度测试表明,随着精炼次数增加,硬度呈上升趋势。这是由于高硬度的TiAl2相增加和低硬度的TiAl相减少所导致的。

钛渣铝热还原的材料配比计算

由于原料和产品成本低,铝热还原含钛渣制备Ti-Al基合金是一种很有前景的工艺。要获得良好的渣金分离效果和所需的Ti Al合金组成,物料配比计算是必要的。该研究导出了铝热还原钛氧化物系物料配比计算的一般方程。利用这些方程,对铝热还原酸溶性钛渣进行了配料计算,并对渣的成分、合金成分、元素在渣和合金相中的分布进行了计算。本研究所得的一般方程可用于金属氧化物系铝热还原过程的设计。

TiH2基粉末冶金近α钛合金Ti-1100的热变形行为

通过热压缩试验,研究了TiH2基粉末冶金近α钛合金Ti-1100在973~1173 K温度范围和0.01~1.0s^-1应变速率范围内的热变形行为。建立了Arrhenius本构方程,计算出的热形变活化能为334.76kJ/mol。通过修改函数计算了温度灵敏度(θ),确定了应变率灵敏度(m)。根据温度灵敏度、应变率灵敏度和应变为0.5时的显微组织分析结果,对热加工条件进行了分析。结果表明,在应变率为0.01和1s^-1时,在整个温度范围内出现了失稳区,而在1135 K/0.29s^-1至1173 K/0.76s^-1、1040 K/0.33s^-1至1096 K/0.6s^-1的范围内获得了最佳的热加工条件。此外,微观结构分析表明,在0.01~0.1s^-1的应变速率条件下发生了动态再结晶(DRX),而应变率为1s^-1时微孔的形成是流动软化的主要机制。

钒钛铁精矿直接还原熔分钛渣应用技术路线研究

探讨以钒钛磁铁矿直接还原—电炉熔分工艺得到的50钛渣为原料生产钛制品的应用技术路线。首先,对50钛渣的化学成分和物相进行研究,设计出3条以50钛渣为原料的钛制品生产路线,即制备70钛铁、制备钛白粉以及制备钛铝合金,通过原料配比计算、产品的理论成分计算来研究其可行性。此外,研究了CaO对出炉渣含量的影响,找出了有利于渣—金分离的CaO最佳含量。最后,讨论了3条技术路线中的环保和能源分析以及经济衡算分析,得出以50钛渣为原料制备钛铝合金为最佳的技术路线方案。

利用提钒尾渣和石墨制备高温显热蓄热材料的研究

以提钒尾渣为初始原料,经碳热还原除铁处理后得到的提铁尾渣为主要原料,石墨材料为改性剂,采用粉末冶金方法进行了高温显热蓄热材料制备的试验研究。XRD物相分析结果表明,蓄热材料的主要物相包括Na6.65Al6.24Si9.76O32、多元素组成的铝硅酸盐、钛铁矿以及石墨。随着石墨含量的增加,蓄热材料密度和硬度均有下降趋势,而导热系数呈增长趋势。DSC测试结果表明,在500℃以上的中高温区域比热容数值较高。蓄热密度计算结果表明,在500~750℃范围内,显热蓄热材料蓄热密度为223 k J/kg,蓄热量为0.062 k Wh/kg,1 000 k Wh所需质量为16 000 kg。本研究制备的蓄热材料在500℃以上的温度范围内具有良好的蓄热能力,适用于高温蓄热系统当中。

氢化钛粉末冶金制备的近α型Ti-1100合金的高温压缩性能

以氢化钛粉为原料,采用粉末冶金法-热等静压法制备高温钛合金Ti-1100,并进行了等温压缩试验,通过压缩样品应力应变曲线进行压缩变形行为分析,再结合Arrhenius双曲正弦本构模型建立热压缩本构方程。通过应力应变曲线分析,发现应变速率在0.01 s^(−1)时,所有样品在加工硬化后均表现出稳态流变行为;而应变速率为1 s^(−1)、温度在900℃或1000℃时,流变应力随着变形达到稳态流变状态后,呈增加趋势。应变速率为0.01、0.1、1 s^(−1)时的热压缩变形激活能分别为96、165、232 kJ/mol。硬度测试结果表明显微硬度随温度和应变速率增加稍有降低趋势,当温度为950℃,应变速率为0.1 s^(−1)时,合金的硬度普遍较小,热加工性能最佳。

高温钛合金的研究现状及其发展

介绍高温钛合金发展历程和目前的应用领域，对比国内外高温钛合金研究的现状，以及合金化元素对高温钛合金的影响。目前600 ℃高温钛合金主要有美国的Ti1100、英国的IMI834、俄罗斯的BT18、BT36以及中国的Ti60、Ti600，通过分析主要国家高温钛合金的研究发展状况，工作温度突破600 ℃并能在高温下长期稳定工作，需要克服高温抗蠕变和高温抗氧化两个关键阻碍因素。指出了今后高温钛合金的重点研究方向是制备颗粒增强钛基复合材料，采用3D打印增材制造技术，加强TiAl基合金的研究。

基于提钒尾渣的高温显热蓄热材料导热性能研究及模拟

利用提钒尾渣为主要原料,高硅粘土为辅料,石墨材料为改性剂,通过碳热还原-粉末冶金方法进行了高温显热蓄热材料的制备研究,分析石墨含量对显热蓄热材料的物相演变、比热容变化及导热变化规律。XRD物相分析表明,材料的主要物相包括石英、含高硅组分的钠长石、钛铁矿以及碳酸盐等物相,随着石墨含量的增加,石英相比率随之减少。比热容测试结果表明,比热容随石墨含量的增加先增大后减小,当石墨含量为3%时,比热容最高,在500~700℃下的比热容值为820~3 180 J/(kg·K)。导热系数测试结果表明,当石墨含量小于5%时,蓄热材料导热系数变化不大,基本保持在0.75 W/(m·K)左右;当石墨含量大于5%时,导热系数呈现明显的上升趋势。为了进一步探索石墨对蓄热材料导热性能的影响,进行了模拟计算,利用非线性修正项代替分散体体积分数项,修正后的Maxwell模型可很好地预测试验结果。

氢化钛含量对近α型多元高温钛合金的影响

采用氢化钛以及钛粉作为主要原料,通过粉末冶金法制备近α型多元高温钛合金,探究不同氢化钛含量对合金微观组织及力学性能的影响。结果表明,随着氢化钛含量增加,合金中氧含量逐渐减少,致密度增加,达到95.45%;随着氢化钛含量增加,力学性能增加,抗拉强度达到460.1 MPa;随着氢化钛含量增加,硬度(HV)增加,达到298.4;随着氢化钛含量增加,组织由等轴组织转变为条状的网篮组织,条状的α相增多,样品孔隙逐渐减少,Al元素在α相中的固溶程度增加;说明采用氢化钛粉制备近α型多元高温钛合金,能显著提高合金性能。

热处理冷却方式对TiH2粉末冶金TC4组织及硬度的影响

通过对TiH2粉末冶金方法制备的TC4合金进行热处理,研究不同热处理后冷却方式对TC4合金组织及硬度的影响。结果表明,固溶处理和时效处理均能提高合金的致密度,且固溶处理的冷却方式能显著影响TC4合金中α相和β相的比例,从而导致显微组织形态的变化,其中空冷的试样中再结晶生成细小的等轴状组织,平均晶粒直径最小;固溶处理能显著增加合金的硬度。