液相渗氮法制备含氮钒铁合金的热力学分析

采用FactSage软件对液相渗氮法制备含氮钒铁合金反应体系的热力学进行研究。计算结果表明,在1823 K温度下,FeV50合金中N元素含量可达到最高,质量浓度为10.64%,并且可剩余34 mol%左右的液相,1823~1873 K为FeV50液相渗氮的最佳温度,在此温度下,钒优先与氮结合生成V13N6相,然后生成VN相。在热力学计算的基础上,以FeV50合金为原料进行1873~1923 K下管式炉高温渗氮实验,制备出氮含量最高为4.34%的含氮钒铁合金。XRD和SEM分析显示含氮钒铁合金中主要相组成为V,Fe,V2N,VN,V5O9和SiO2,氮化物以V2N和VN的形式均匀分布在富钒相中。实验证明利用液相渗氮法生产含氮钒铁具有可行性。

粉末冶金法低成本制备Ti-1Al-8V-5Fe合金的组织和性能

本文以低成本Fe V80中间合金粉末为原料,用粉末冶金法制备了Ti185合金,并对其组织和力学性能进行分析检测。实验结果表明,该方法制备出的烧结合金组织均匀,无元素偏析,未产生传统熔炼方法中不可避免的"β斑";其抗拉强度可达到840±20 MPa、屈服强度可达到772±15 MPa、延伸率为5.4±0.3%,综合性能可与市售Ti185合金坯料媲美。

Al对V-Fe-Ti三元贮氢合金电化学性能的影响

研究了V2．46TiFe0.54Alx（x=0～0．4）贮氢合金的相结构及其电化学性能。XRD分析表明，所有合金均由单一的BCC相结构组成；随Al含量的增加，BCC相的晶格常数逐渐增大。电化学测试结果显示，所有合金电极的放电容量随循环次数的增加均显著降低。由线性极化曲线可以看出，Al基本上对交换电流密度没有影响。经恒电位放电曲线分析表明，氢在合金电极中的扩散系数随Al含量的增加而增大。Al加入后，合金的高倍率放电性能也得到了一定改善。

V_(2.46)TiFe_(0.54)Si_x(x=0.03～0.15)贮氢合金电化学性能的研究

研究了V2.46TiFe0.54Six（x=0.03-0.15）贮氢合金的相结构及其电化学性能。合金由BCC结构的V基固溶体主相和C14Laves第二相组成,C14Laves相以网状形式分布在BCC相的晶界上。随Si含量的增加,C14Laves相含量不断增大。电化学测试结果显示,合金的放电容量随循环次数的增加均显著降低。随x的增大,合金最大放电容量先增大后减小,在x=0.09时达到最大值,约522.6mAh/g;交换电流密度及氢的扩散系数则单调增大,倍率性能得到提高。

基于梯度配铝的FeV50合金制备及其影响因素

分析了Al,Si,C热还原制备FeV50合金的热力学可行性及铝热还原过程渣金钒铝平衡,采用分期梯度配铝的方式,考察了原料配比、反应温度、加料制度和多期配铝系数对渣中TV含量及合金成分的影响。通过不同还原剂热还原的热力学分析表明:1500 K时,常压条件下碳热还原过程优先生成VC,只有当体系真空度高于76.8 Pa才能得到稳定钒基合金产品;硅热反应仅适用于高价钒氧化物的还原,配加CaO有利于反应的进行以及钒氧化物的还原效率;铝热还原V_2O_5和V_2O_3的单位反应热分别为368.4和221.0 k J·mol^(-1),基本能够满足密闭系统维持自发反应的热量需求。铝热还原渣金热力学平衡分析结果表明FeV50渣中TV含量随合金Al含量的升高而降低,当合金Al含量为2.0%时,渣中理论TV含量为0.27%;若要使渣中理论TV含量降低到0.15%,合金Al含量需达18.8%以上。基于此,采用"梯度配铝"工艺试验,在三期加料制度4-3-1,配铝系数1.30-1.00-0.30,原料配比3∶1,体系温度1850℃的条件下,渣中平均TV含量由均匀配铝的1.85%降低到0.69%,合金Al含量从1.6%降低到0.4%。

FeV50合金浇铸沉降理论的应用及其影响因素

采用近似无限大流体重力沉降原理分析了多期法FeV50合金浇铸过程渣金分离及浇铸渣层钒的分布规律,考察了熔渣黏度、沉降粒度、浇铸温度、渣层厚度以及保温制度对渣中钒含量的影响.结果表明,浇铸渣中钒的赋存形式除了未还原完全的钒氧化物之外,还存在部分未完全沉降的初级合金;合金沉降速度随合金粒度的增加而增大,随熔渣黏度的增加而减小.1850℃条件下,当渣层厚度为50 mm,熔渣组分质量分数为65.2%Al2O3、15.5%CaO、14.6%MgO、1.9%Fe2O3、0.9%SiO2时,粒径为100μm的合金沉降时间及熔渣上浮时间分别为24.9和1.2 min.基于此,进行浇铸工艺优化试验,在渣层厚度35 mm,浇铸温度1900℃、熔渣主要成分质量分数Al2O360%~65%、CaO 15%~20%、MgO 9%~15%、浇铸锭模保温层厚度9 cm的条件下,浇铸渣中平均TV质量分数由1.39%降低至0.58%.

原子簇Fe_nB_2(n=1~6)结构和性质的DFT研究(英文)

本文对上百个FenB2和Fen(n=1￣6)原子簇模型进行密度泛函理论计算,用来模拟非晶态合金Fe-B体系的局域结构,并考察类金属元素硼的引入对体系性质的影响。将优化构型的键长和电荷分布与实验数值进行比较,发现本文所使用的原子簇模型在一定程度上可以真实、准确地反映非晶态合金Fe-B体系的局域结构。利用这些构型,我们对其键级、电子、催化以及磁学性质进行了讨论。结果表明:原子簇中均存在着强烈的Fe-B键作用,其中在高铁含量原子簇中Fe-Fe键的作用也较为明显;综合热力学、费米能级及态密度的研究结果,发现原子簇Fe4B2在合成氨和固氮过程中有可能表现出更为优越的催化活性。结合对原子簇Fen和FenB2(n=1￣6)平均3d轨道布居数的分析,发现原子簇FenB2(n=1￣6)的平均磁矩均小于相应原子簇Fen(n=1￣6)的理论数值和纯金属铁的实验数值(5.7￣6.0BM),也就是说原子簇FenB2(n=1￣6)均表现出软磁性。

可用于PEMFC燃料电池的钒基固体贮氢材料

介绍了V-Ti-Cr-Fe系列贮氢合金，该系列合金常温无需活化即可快速吸氢，放氢平台压可调，其1atm以上的可逆吸放氢量超过质量分数2．0％，吸放氢循环500次的容量衰减小于30％。此外，由于利用了廉价的FeV80中间合金，解决了钒基贮氢合金价格昂贵的问题，是目前少有的综合性能优良的贮氢合金，可用于PEMFC燃料电池的高纯氢燃料的贮存载体。

Al含量对FeV50合金相变的影响及机理研究

对不同Al含量的FeV50进行熔化和随炉冷却试验,用X射线衍射(XRD),扫描电镜(SEM)分析检测物相和微观组织,结果表明:FeV50合金随Al含量的增加,其室温物相由单一的σ相逐渐向α相转变;Al含量存在临界值0.8%,低于0.8%时,FeV50为σ相,超过0.8%,将出现两相共存直至转变为单一的α相。分析认为Al对FeV50合金相变的影响机理表现在两个方面:①随Al含量的增加,合金液的临界晶核尺寸逐渐变大,使得体系中没有过多的能量作为α→σ相变的驱动力;②Al含量越高,其对Fe原子扩散的抑制作用越强,Fe的同素异构转变不能进行,从而阻止α→σ相变的发生。

由FeV80合金制备的V_(28)Ti_(32)Cr_(28)Mn_6Fe_6合金的组织结构及吸放氢特性

通过XRD、SEM/EDS及PCT测试研究了由FeV80合金制备的V28Ti32Cr28Mn6Fe6合金的组织结构及吸放氢特性。该合金由bcc相和C14Laves第二相构成。由于合金中氧含量(0.83%,质量分数)较高,因而吸放氢容量较低,动力学性能较差。通过添加一定量的稀土元素La(1%～10%,质量分数),可显著降低合金中的氧含量,从而提高其动力学性能和吸放氢容量。当La的添加量达到4.0%时,合金具有最佳的吸放氢性能,吸氢量达到3.62%,放氢量达到2.13%;合金氢化物的生成焓为(-40.0±1)kJ/mol·H2。

25t转炉冶炼HRB400实践

分析了转炉冶炼HRB400的难点,探讨了转炉冶炼HRB400采用FeNb和FeV合金化的操作要点,以及控制好装入结构,热量平衡,做好造渣脱磷,硫操作,通过炉后增碳工艺25t顶吹转炉用FeNb和FeV微合金化完全能够冶炼出合格的HRB400钢种。

电铝热多期法制备FeV80合金的偏析研究

利用扫描电镜、能谱分析、FactSage热力学计算等方法,研究了FeV80合金的微观形貌及元素分布情况,结果表明:FeV80合金主要由浅灰色的基体相(σ相)和深灰色的针状、颗粒状第二相(BCC-A2相)组成,且杂质元素Si更倾向于在σ相中析出。结合现场试验,对FeV80合金的宏观偏析进行了研究,受元素熔点、密度、凝固性等影响,合金各元素均存在不同程度的偏析,浇铸有利于合金元素的均质,但必须同时减缓冷却速度才能更显著地改善偏析,此时合金主元素V的极差、标准差最大,分别为1.510%和0.4714%,杂质元素S的极差、标准差最小,分别为0.004%和0.0017%。

电弧熔炼FeNb合金的显微组织和压缩性能

采用SEM,XRD和TMS系统地研究了电弧熔炼Fe_(100-x)Nb_x(x=6,9,12,15,17)合金的显微组织和压缩性能.结果表明,合金主要由初生相(α-Fe或Fe_2Nb)和共晶组织(L→α-Fe+Fe_2Nb)组成;Fe_(91)Nb_9合金具有最佳的综合力学性能,其压缩断裂强度可达1.63 GPa,屈服强度可达1.04 GPa,压缩应变延伸率可达23%.用Hf部分代替Fe_(91)Nb_9合金中的Nb,对合金的显微组织和压缩力学性能不产生明显影响;用Y部分代替Fe_(91)Nb_9合金中的Fe会使合金的力学性能急剧恶化.

第四届攀枝花市科学技术杰出贡献奖

攀钢集团攀枝花钢铁研究院钛研究所所长助理。曾经涉足特种铁合金冶炼、钛渣冶炼和氯化法钛白三个技术领域的研究，主持和参与完成了“延长氯化法钛白氧化反应器运行周期的研究”、“用V2O3冶炼FeV50技术研究”等十多项重大科研项目。先后获省科技进步一等奖、二等奖、三等奖各1项，

FeV及V2O5价格走势相悖

近来，随着商家放出库存，钒铁（FeV）价格有所走低，但原料五氧化二钒（V2O5）受飞机用钛合金需求拉动，价格有所上扬。澳大利亚的增产将导致FeV供应过剩，因此今后一段时间FeV价格走强的可能性很小。但飞机制造业的强盛将持续到2020年，因此预计V2O5的需求还将坚挺。