碳氮化钛/粘胶纤维束集合体太阳能界面水蒸发器的制备及其性能

为提高太阳能光热转化效率,基于太阳能驱动的界面水蒸发原理,结合粘胶纤维的形貌和性能特点,通过在垂直排列的粘胶纤维束端面构筑碳氮化钛(MXene)作为光热转化层,制备MXene/粘胶纤维束集合体太阳能界面水蒸发器,并系统分析MXene涂层数、光照强度对太阳能界面水蒸发器蒸发性能及稳定性的影响。结果表明:粘胶纤维表面的沟槽结构及其集合体垂直排列形成的毛细孔为水传输提供了有利通道;纤维束集合体端面涂覆光热转换材料MXene和增加光照强度有利于提高器件的水蒸发性能,当MXene涂层数由1层增加至5层时,其蒸发速率和蒸发效率分别从0.78 kg/(m^(2)·h)和39.4%提高至1.47 kg/(m^(2)·h)和74.4%;随着光照强度的增大,太阳能界面水蒸发器的蒸发性能也随之大幅提高,当光照强度由1 kW/m^(2)增加到5 kW/m^(2)时,其蒸发速率由1.47 kg/(m^(2)·h)提高至6.45 kg/(m^(2)·h),蒸发效率由70.6%提高至82.4%;太阳能界面水蒸发器在2 kW/m^(2)的光照强度下使用144 h后,其蒸发速率和蒸发效率仍分别高达3.31 kg/(m^(2)·h)和82.1%,与初始值相比仅降低4.1%和3.5%,具有较好的稳定性能。

钛微合金钢中碳氮化钛固溶量及化学组成的计算与分析

根据相关热力学理论,提出了钛微合金钢中钛、碳、氮元素在奥氏体中的平衡固溶量及平衡沉淀析出的碳氮化钛的化学式系数的理论计算方法,对典型化学成分的钛微合金钢进行了理论计算并对计算结果进行了分析。结果表明,通常情况下在较高温度析出或未溶的碳氮化钛相当接近于TiN。

高钛渣提取碳氮化钛的研究

在热力学分析基础上,以攀钢高钛渣为基准配制的TiO2-CaO-Al2O3-MgO五元合成高钛渣为主要原料,采用碳热还原法制取碳氮化钛。确定了碳化处理过程中不同气氛(氩气,氮气)下的产物,采用X-射线衍射仪和扫描电镜研究了产物的相组成和显微结构,证实了在氩气气氛下,产物主要为TiC;在氮气气氛下,产物主要为Ti(C,N);氩气气氛下碳化钛的粒度比同一实验条件氮气气氛下碳氮化钛的粒度要小2-4μm。

开放体系下碳热还原法制备碳氮化钛粉末的研究

在开放体系下,采用碳热还原氮化的方法制备出了碳氮化钛粉末。结合TG、DSC、XRD、SEM等分析测试手段对开放体系下TiO2的碳热还原氮化的反应过程,以及该过程中的物相演变进行了研究。结果表明,随着温度的升高,反应过程中的物相演变遵循TiO2(anatase)→TiO2(rutile)→Ti4O7→Ti3O5→Ti(N,O)→Ti(C,N,O)→Ti(C,N)的顺序;1355℃时,对应着中间氧化物Ti3O5向立方相Ti(C,N,O)的转变,该过程在整个反应进程中转化速度最快;当m(Ti)∶m(C)=1∶2.7,氮气流量为500ml/min,1600℃下保温3h的情况下,可获得晶粒大小为40.9nm的TiC0.704N0.296粉末。

碳热还原氮化法制备碳氮化钛粉末

以物质的量比为1∶2.5的TiO_2粉和活性炭粉为原料,于N2气氛下采用碳热还原氮化法在不同的合成温度(分别为1500℃、1600℃、1650℃、1700℃、1750℃,N2压力固定为0.1MPa)和N2压力(分别为0.05MPa、0.1MPa、0.15MPa、0.2MPa,温度1700℃)下保温3h合成了碳氮化钛粉末。研究结果表明提高合成温度和降低N2压力有利于合成碳含量高的碳氮化钛粉末;在N2压力为0.1MPa的条件下,于1700℃保温3h热处理后,可以获得平均粒径为2μm的碳氮化钛粉末。

碳氮化钛对低碳镁碳砖性能的影响

研究了碳氮化钛加入到低碳镁碳砖中对其性能的影响,并采用XRD物相分析、SEM显微分析研究了碳氮化钛对低碳镁碳砖基质部分烧后性能的影响。结果表明:镁碳砖基质部分经1600℃3h埋炭处理后,碳氮化钛仍均匀分布在基质中,并和MgO发生一定程度的固溶;加有碳氮化钛的镁碳砖经1600℃3h埋炭处理后,体积密度有所降低,气孔率升高,线膨胀率增大,常温耐压强度有所减小;碳氮化钛对镁碳材料的抗氧化性有所改善,但不及传统的金属铝粉;材料同样表现出良好的抗渣性。

碳氮化钛的加入量对低碳镁碳砖性能的影响

研究碳氮化钛不同加入量对低碳镁碳砖各种性能的影响,并采用扫描电镜(SEM)分析碳氮化钛在低碳镁碳砖中的分布和转化情况。结果表明,碳氮化钛的加入量为3%时,镁碳砖的常温物理性能较好,高温抗折强度最高,抗氧化性最好;碳氮化钛加入量的变化对镁碳砖在埋炭气氛下的抗渣性能影响不明显;碳氮化钛均匀地分布在低碳镁碳砖中,在高温下碳氮化钛可能参与了氧化反应。

碳热还原法制取碳氮化钛的热力学原理分析

分析碳热还原法制取Ti(C,N)的热力学原理,结果表明,合成过程伴随着相变,当TiO2颗粒和C颗粒均匀混合时,还原反应主要依赖于CO/CO2传质的气固反应,当TiO2颗粒表面被C包膜时,主要是碳和钛氧化物之间的固固反应.升高温度有利于还原进行,钛氧化物的开始还原温度随气相中的CO分压降低而降低,但Ti(C,N)中的C,N含量则取决于温度和N2压力.

用磁选的方法从含钛高炉渣中回收碳氮化钛

采用冶炼钒钛磁铁矿产生的含TiO_2 20%～26%的高炉渣为原料,通过对渣中的钛氧化物进行还原碳化和氮化处理生成碳氮化钛后,利用铁作为载体,用磁选的方法实现碳氮化钛和脉石矿物的分离。磁选后获得Ti(C,N)品位大于36.46%,回收率达到43.77%的碳氮化钛精矿。

碳化钛粒径对碳氮化钛基金属陶瓷微观结构和力学性能的影响

用粉末冶金真空烧结法制备了超细晶粒碳氮化钛[Ti(C,N)]基金属陶瓷。研究了原始粉末粒径对Ti(C,N)基金属陶瓷微观结构和力学性能的影响。结果表明:在化学成分相同的条件下,晶粒细化使材料的Vickers硬度和抗弯强度上升,但断裂韧性有所下降。在超细晶粒Ti(C,N)基金属陶瓷微观组织中出现了一种新型的白芯/灰壳结构和一种特殊化合物(Ni2Mo2.5W1.3)Cx。初步研究表明:由于原始粉末粒径微小,促进了扩散反应因而生成了这种芯/壳结构。芯/壳结构有利于提高材料的抗弯强度和断裂韧性。(Ni2Mo2.5W1.3)Cx有利于提高材料的Vickers硬度,但是降低了Ti(C,N)基金属陶瓷的抗弯强度和断裂韧性。

等离子体金属有机物化学气相沉积碳氮化钛

叙述了采用金属有机物钛酸四乙脂取代四氯化钛,运用PCVD外加热法沉积Ti(CN)涂层,其显微硬度可达1600kg/mm^2,涂层结构仍为柱状晶.

过共析帘线钢中碳氮化钛夹杂的析出与固溶

应用热力学方法研究了帘线钢凝固析出碳氮化钛(Ti(CxN1-x))夹杂的性质,以及钢坯加热过程碳氮化钛(Ti(CxN1-x))夹杂分解固溶的热力学条件,并通过实验研究了试样高温加热过程中碳氮化钛夹杂的固溶现象。研究表明:1)帘线钢C含量越高,凝固析出的碳氮化钛夹杂中的x值越高;2)帘线钢C含量越高,凝固过程碳氮化钛夹杂析出就越早,析出碳氮化钛夹杂时的凝固前沿温度越低;3)82A铸坯加热到1 087℃以上时,碳氮化钛夹杂具备分解和固溶的热力学条件;4)实验验证将钢样在1 150℃和1 250℃高温加热后,5μm以上的碳氮化钛夹杂分别下降了55%和70.3%,而试样在1 250℃高温加热后缓冷到1 000℃时发现2μm以下的小夹杂继续在分解,而5μm以上的大夹杂在增加。

超细碳氮化钛的分析和评估

采用多种技术对超细碳氮化钛进行组成分析。可分别测定吸附和化合状态的氧。晶格常数与(原子比)具有线性关系,表明碳与氮可以相互无限置换,分子式为Ti C_xN_(1-x),每一样品只有一种C/N比.固溶体是均质的。气相合成的碳氮化钛含微量杂质,包括游离碳和氯根等,主相量显著地受吸附氧量影响,可控制达97％以上。介绍了拟定的分析方法。

高炉炉缸内碳氮化钛的生成机理研究

从热力学和热模拟试验两个方面研究了碳饱和铁浴内碳氮化钛的生成机理。利用 CONFOCAL激光高温显微镜的试验数据重新确定了钛在碳饱和铁浴内的溶解度和碳氮化钛形成所需的最低钛含量。结果表明在碳饱和铁浴内生成碳化钛和氮化钛的最低钛含量较采用现行热力学数据计算的结果要低。采用长坩埚法研究了不同温度梯度条件下碳氮化钛的形成 。

碳氮化钛的制备与应用

本文介绍了Ti(C,N)粉末的制备技术与其应用现状,分析了这些制备技术的工艺过程和工艺特点,Ti(C,N)具有广阔的工业应用前景,目前主要应用于金属陶瓷与耐磨涂层,另外含Ti(C,N)的复相陶瓷材料也具有许多优良性能。

碳氮化钛基硬质合金的切削性能及应用

与普通的ＹＴ１４、ＹＴ１５、ＹＴ３０、ＹＮ１０硬质合金对比切削实验研究表明，我国新近研制成功的碳碳氮化钛基硬质合金（金属陶瓷）ＮＴ、ＴＮ系列合金不仅具有很高的硬度、耐磨性，又具有很高的抗弯强度和抗冲击韧性，因此具有刀具耐用度高，抗崩刃性能好等优良的切削性能，是一种很有用途的新型刀具材料。

碳热还原法制备碳氮化钛的研究与应用现状

碳氮化钛基硬质合金具有众多的优良特性,应用十分广泛。该文在大量阅读国内外相关文献的基础上,对近年来采用不同原料,通过碳热还原法制备碳氮化钛粉末的各种方法进行了综合论述,并对各种制备方法的优缺点进行了对比;对当前碳氮化钛在机械、化工、材料等方面的应用现状进行了归纳和总结。最后,该文对碳氮化钛的发展和应用前景进行了展望,指出碳氮化钛的制备和应用将会有更加深入的研究。该文可为我国钛资源的综合利用提供一定的帮助。

钛精矿碳热还原制备碳氮化钛的研究

以钛精矿和石墨为原料,在氮气气氛下通过碳热还原法制备出碳氮化钛(Ti CN)粉体。结合XRD、SEM、化学成分分析和TG-DSG综合热分析研究了配碳量及反应温度对钛精矿碳热还原进程的影响。研究结果表明,配碳量的增加影响逐级还原反应温度以及反应总失重,当配碳量达到23%时碳氮化钛产物中出现游离碳。钛精矿碳热还原过程中铁氧化物优先还原,钛氧化物经逐级还原形成Ti CN,还原顺序为Ti O2→Ti4O7→Ti3O5→Ti N→Ti(C,N,O)→Ti CN。得到的碳氮化钛粉体呈微米级不规则形状。

化学法测定碳氮化钛中氮含量

采用正交设计优化法研究了硫酸+焦硫酸钾湿法熔融(化学法)分解碳氮化钛,以较少的实验次数确定了蒸馏分离和试样分解的最佳分析条件,通过条件实验,建立了相应的分析方法,测定结果与惰气熔融热导法一致。

机械激活辅助熔盐法制备碳氮化钛研究

文章以氯化铵为氮源,采用机械激活辅助熔盐法制备碳氮化钛,研究结果表明,反应温度的升高和球磨激活时间的延长,均有助于减少副产物含量。所得TiC0.7N0.3颗粒尺寸在0.5μm-2μm之间。同传统固态合成法相比,采用该方法合成TiC0.7N0.3粉体的反应温度大幅降低,反应时间也大幅缩短。