熔盐电解法制备高纯钛粉

以海绵钛作可溶阳极,纯钛板为阴极,NaCl-KCl-TiClx混合熔盐作电解质,在电解温度为900～980℃、阴极电流密度为0.1～0.6A/cm2、初始可溶钛浓度2%～8%的条件下,电解24h制备高纯钛粉,研究初始可溶钛浓度对钛粉中杂质元素含量的影响,以及电流密度和初始可溶钛浓度对电流效率及钛粉形貌的影响。结果表明,钛粉杂质含量完全达到高纯钛粉的标准,提高初始可溶钛浓度可降低杂质含量;在较高的阴极电流密度以及高的初始可溶钛浓度下电解效率较高;在阴极电流密度较高时钛粉为细小的树枝状晶体,而在阴极电流密度较低时得到较粗大均匀的结晶粉体。

纯钛粉放电等离子烧结致密化的动力学与组织演变行为

放电等离子烧结（spark plasma sintering,SPS）具有快速致密化的显著特点,然而目前对SPS快速致密化的动力学行为缺少深入理解与认识。考虑到纯钛的优异性质及广泛应用,本文以纯钛粉为典型材料,在压强20 MPa、温度为600-875℃条件下,进行纯钛粉的SPS烧结,获得了其在不同温度下的致密化过程与时间的函数关系,揭示了其快速致密化的动力学行为。并深入探讨烧结温度对其微观组织、孔隙度及力学性能的影响。结果表明：在低温阶段（600-725℃）,致密化指数为1.5,扩散与高温蠕变共同作用实现样品的致密化;在温度较高时（800-875℃）致密化指数为2,此时主要为高温蠕变导致的致密,随温度升高,样品的维氏硬度增加,且温度越高增加速率越快,样品的力学性能提高。

Hydrogenation reaction of metallic titanium prepared by molten salt electrolysis

The hydrogenation reaction of electrolyzed titanium, as the first step during hydrogenation-dehydrogenation for the preparation of titanium powder, was studied. The titanium hydride was prepared through the reaction between electrolyzed titanium and hydrogen at different hydrogenation temperatures and different time. The evolutions of hydrogen and oxygen contents, density, hardness and phase composition before and after hydrogenation were characterized under different hydrogenation conditions. The results show that the main phases of titanium hydride were TiHl.924, TiH1.971 and TiH2. Increasing the hydrogenation temperature could not enhance the hydrogen content but increase the oxygen content. The effect of the hydrogenation time on the hydrogen content was not obvious. The optimal parameters of the hydrogenation process were obtained： beating at 400℃ and holding for 2 h, by which the hydrogen content of 3.63% and oxygen content of 0.18% （mass fraction） can be obtained. In addition, the microstructure, orientations and tissues of electrolyzed titanium and titanium hydride were detected.

熔盐预电解脱水与电解时间对溶盐电解TiO_2脱氧行为的影响

以无水氯化钙作为熔盐,采用熔盐电解法对TiO2阴极片进行脱氧,通过X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)对TiO2电解产物的相组成、电极表面形貌与元素组成进行观察与分析,研究熔盐的预电解脱水与熔盐电解时间对TiO2电解脱氧行为的影响。结果表明,熔盐未经预电解时,TiO2阴极片不发生脱氧反应,电解产物只有CaTiO3相;熔盐经预电解脱水后,TiO2电解产物部分或全部为低价钛氧化物,预电解时间达到15h即可有效去除熔盐中的水分,从而获得较佳的熔盐电解脱氧效果,电解产物为氧含量较低的Ti2O。TiO2电解脱氧是分步进行的,随电解进行,先后出现Ti2O3、TiO、Ti2O,由于钛的化合价逐渐降低,所需分解压升高,导致脱氧效率逐渐降低。TiO2阴极的脱氧反应是由表面到心部进行,电解后的阴极片明显分层,表层为氧含量较低的Ti2O,中间层为CaTiO3和钛的低价氧化物,心部为CaTiO3。

熔盐电解制备细颗粒钛粉研究

在氯化物熔融盐中电解海绵钛制取细颗粒钛粉,研究了可溶钛浓度、阴极电流密度以及加料方式等因素对阴极产品颗粒形貌及粒度的影响,制备了平均粒度约为60～70μm的细颗粒钛粉。实验结果表明,电解初期形成块状结晶,电解后期为树枝状;可溶钛浓度对钛粉粒度影响显著;采用气相加料容易使钛在熔盐表层形成鳞片状结构。

电解法制备高纯钛的研究

以海绵钛为可溶阳极,纯钛板为阴极,NaCl-KCl-TiClx混合熔盐作电解质,在900～980℃温度范围内进行熔盐电解,研究了加料温度、电解温度、可溶钛浓度以及阴极电流密度等因素对阴极产品杂质含量的影响。结果表明,在较高温度下加料并电解可获得杂质含量低的产品,通过控制可溶钛浓度和阴极电流密度可获得不同形貌和纯度的阴极产品。

熔盐电解法制取金属钛用TiO_2电极片

TiO2电极片的制备是熔盐电脱氧法制备金属钛的重要环节。本文采用单向模压工艺制备TiO2电极片,利用排水法、SEM、XRD等测试手段,研究成形压力、烧结温度、烧结时间、掺杂及造孔剂引入,对烧结后电极片的孔隙率、生坯密度、孔径大小、微观组织形貌和颗粒尺寸的影响。研究结果表明,TiO2中掺入5%碳粉,在30 MPa压力下成形,950℃烧结4 h制得的电极片具有合适的孔隙率、物相组成和微观结构,满足电解要求。

熔盐电解高纯钛的结晶机理及形貌

以氯化钠−氯化钾作为熔盐,采用熔盐电解法对海绵钛阴极片进行提纯,通过对电解过程形核率的理论推导,分析电解温度及不同熔盐成分比例对高纯钛结晶形貌的影响,研究熔盐电解过程中的结晶机理。结果表明,随电解温度升高,结晶钛颗粒尺寸逐渐增大,结晶颗粒由长条状或椭圆状逐渐转变为树枝状。熔盐成分中KCl含量增大会导致熔盐电阻增加,电流效率下降,致使结晶钛颗粒尺寸减小,结晶钛疏松,夹盐率高。通过对结晶钛颗粒进行微观表征,发现熔盐电解过程中,钛晶体台阶状生长,为二维形核方式。电解钛粉不是一个单晶整体,而是含有许多纳米晶及亚晶的多晶体,晶粒尺寸为100~500 nm。

放电等离子烧结温度对纯钛相变致密化动力学与组织的影响

基于揭示金属钛α?β相变对放电等离子烧结(spark plasma sintering,SPS)致密化动力学的影响行为,本文开展了不同烧结温度(700~1 000℃)下纯钛粉SPS实验,通过引入适用于SPS烧结金属的扩散模型,对致密度化动力学进行分析。结果表明,在烧结温度700和800℃等低于相变温度时,样品致密化速度较慢,保温初期,致密化机制以颗粒重排为主;保温后期,致密化机制以扩散为主。在烧结温度900和1 000℃时,由于β-钛相相对于α-钛相在扩散速度和塑性变形能力等方面均有所提高,因此致密化速度更快。900和1 000℃样品腐蚀后显示存在大量马氏体,900℃时样品晶粒未明显长大,而经1 000℃烧结的样品晶粒长大明显。

海绵钛生产工艺中几种镁电解槽技术的对比分析

随着我国海绵钛产业的快速发展,镁电解在全流程海绵钛生产工艺中的重要性已成业内共识,多家企业相继引进了不同的镁电解槽技术来配套海绵钛生产。本文以国内引进的几种镁电解槽技术在相关企业的实际应用情况为依据,结合每种槽型技术的设计指标进行了详细的对比和分析,阐述了镁电解多极槽技术的先进性,为我国今后镁电解技术的选择明确了方向。