铝用TiB2—C复合阴极炭块的开发与应用

绍了一体化成型TiB2—C复合层阴极炭块和TiB2—C复合冷捣糊的研制、产品检测，在75kA工业预焙槽上的应用试验以及经济效益与社会效益分析。

铝用TiB_2-C复合阴极炭块的开发与应用

介绍了一体化成型TiB2 -C复合层阴极炭块和TiB2 -C复合冷捣糊的研制、产品检测 ,在 75kA工业预焙槽上的应用试验以及经济效益与社会效益分析。

铝电解TiB_2/C复合阴极用煤沥青的无机改性

采用无机粒子改性法在200℃下对煤沥青进行改性,分析无机粒子(Al2O3粒子或TiB2粒子)对改性煤沥青结构与性能以及改性沥青基TiB2/C复合阴极性能的影响。研究结果表明:改性煤沥青的结焦值和软化点比未改性煤沥青均有较大提高。无机粒子的添加进一步提高改性煤沥青的结焦能力,但降低改性煤沥青的软化点,与对比改性煤沥青相比,Al2O3粒子和TiB2粒子改性煤沥青的软化点分别降低4.5℃和2.0℃,结焦值分别提高4.85%和5.35%。经过1 000℃炭化,其残炭率相对于对比试样分别增加3.01%和5.87%。与对比复合阴极相比,Al2O3粒子和TiB2粒子改性煤沥青基复合阴极的密度分别增大0.45%和1.79%,开孔率分别降低5.08%和5.78%,电阻率从52.93μΩ·m分别降低到48.86μΩ·m和49.95μΩ·m,抗压强度从24.21 MPa分别增加到28.78 MPa和28.06 MPa,电解膨胀率分别降低0.10%和0.16%。无机改性粒子均匀地分布于粘结剂煤沥青炭中。

低温电解质[K_3AlF_6/Na_3AlF_6]-AlF_3-Al_2O_3熔体中TiB_2-C复合阴极的耐腐蚀性能

采用模压-焙烧技术制备沥青、呋喃、酚醛和环氧基TiB2-C复合阴极,研究其在[K3AlF6/Na3AlF6]-AlF3-Al2O3熔体中的低温电解腐蚀行为。研究结果表明:TiB2-C复合阴极均有着良好的铝液润湿性;沥青基TiB2-C复合阴极耐腐蚀性能较差,其腐蚀率和碱金属(K和Na)渗透速率分别为8.09 mm/a和10.6 mm/h;相比之下,酚醛基TiB2-C复合阴极的耐腐蚀性能最好,其腐蚀率和碱金属的渗透速率分别为3.05 mm/a和4.72 mm/h,分别比沥青基TiB2-C复合阴极下降62.3%和55.5%;树脂基TiB2-C复合阴极的抗碱金属渗透能力较好,其中又以酚醛基TiB2-C复合阴极的抗碱金属渗透能力最强;树脂黏结剂的使用可以在一定程度上改善TiB2-C复合阴极的耐腐蚀性能。

TiB_2-C复合阴极中碱金属(K、Na)的渗透及其对阴极电解膨胀的影响(英文)

在不同电解条件下,研究纯KF熔体、纯NaF熔体及其复合电解质熔体中,碱金属(K、Na)在TiB2-C复合阴极中的渗透迁移行为及其引起的阴极电解膨胀。揭示影响阴极电解膨胀性能的主要因素,同时对阴极剖面进行元素微区分析。结果表明:在非极化以及不含铝的电解质熔体中,阴极不会发生膨胀;直接放电所生成的碱金属是造成阴极膨胀的主要因素,引起的阴极最大电解膨胀率可达20.40%;含钾电解质熔体中阴极的电解膨胀率远高于不含钾电解质熔体中阴极的电解膨胀率,最高超出35.13%;与纯钾盐相比,复合电解质对阴极的破坏作用降低;此外,无论是在极化条件还是在非极化条件下,含铝电解质熔体中阴极的电解膨胀率均大于不含铝电解质熔体中阴极的电解膨胀率;同时,在非极化条件下电解质熔体中加入铝后比极化条件下电解质熔体中加入铝后所引起的阴极电解膨胀的增加更为明显。

一体化成型TiB_2-C复合层阴极炭块的研制及应用试验

文章介绍了一体化成型TiB_2-C复合层阴极炭块的研制、产品检测在75kA预焙槽上的应用试验以及所取得的经济效益和社会效益。

TiB_2/C复合材料阴极在电解过程中的膨胀和对钠的渗透性研究

在实验室电解槽上研究了TiB2/C复合材料阴极在铝电解过程中的膨胀率,结果表明,TiB2/C阴极在电解过程中膨胀率随TiB2/C中TiB2含量的增加而减小,钠在TiB2/C阴极中与在炭质阴极中具有相同的渗透规律.在TiB2/C阴极中既存在着钠通过孔隙向TiB2/C渗透,同时也存在着钠通过存在于TiB2/C阴极中炭素晶格向TiB2/C中渗透.与此同时,钠与存在于TiB2/C中的炭生成晶间化合物,使炭素晶格膨胀.

钠和电解质对阴极炭块及TiB_2镀层的渗透

把无烟煤阴极炭块和由电沉积得到的TiB2镀层作为阴极,在工业铝电解的条件下电解4小时,考察钠和电解质对它们的渗透腐蚀。实验结果表明:由酚酞试剂的检测钠对阴极炭块的渗透深度达到16mm,对TiB2镀层的渗透深度为零;钠和电解质主要渗透到阴极炭块的孔隙,钠比电解质渗透的深。由扫描电镜的分析结果表明:Na和F元素渗透到石墨基体的量很少,元素铝相对较多,TiB2镀层阻碍了钠的产生并减缓了钠的渗透,但没有改变钠的渗透机理。同时,镀层与基体的结合力是很好的,铝对TiB2镀层的湿润性很好。

共沉淀法原位合成无压烧结TiB_2/B_4C陶瓷复合材料

以TiCl4溶液和B4C粉末为主要原料,采用共沉淀、原位合成无压烧结技术制备了TiB2/B4C陶瓷复合材料。研究了原料配比、烧结温度对TiB2/B4C陶瓷复合材料的烧结性能、显微组织和力学性能的影响。通过X射线衍射、金相显微镜、扫描电镜等分析手段,分析了TiB2/B4C陶瓷复合材料的物相组成、显微组织和断裂特征。研究结果表明:当成分质量配比TiB2:B4C为40:60时,材料最大相对密度为98.5%T.D;在最佳成分配比下,随着烧结温度的升高,原位合成制备的TiB2/B4C陶瓷复合材料的密度、硬度、抗弯强度均为先升高后降低,材料的最佳烧结工艺为2050℃,1h。在最佳烧结工艺下,TiB2/B4C陶瓷复合材料的密度、硬度、抗弯强度和断裂韧性达到最佳值分别为3.17g/cm3,31.5GPa,381MPa和5.1MPa·m1/2。

中低温烧结铝电解用TiB_2-碳素复合阴极材料

在1000℃以下制备了铝电解用TiB2-碳素复合阴极材料,并检测了其相关的性能;探讨了原料中复合树脂的含量与烧结后材料宏观形貌的关系及TiB2的含量与材料电阻率的关系.研究结果表明:随着原料中复合树脂的含量减少,烧结后材料形变减小;当复合树脂的含量为3.5%时,材料基本不发生形变;TiB2的含量越大,材料的电阻率越小;当TiB2的含量为70.95%时,中低温烧结制备的铝电解用TiB2碳素复合阴极材料的电阻率、体积密度、耐压强度分别为1.45×10-5Ω·m,2.45 g·cm-3,37.7 MPa;抗拉强度、抗热震性(即急热急冷的次数)和平均线性热膨胀系数分剐为4.06 MPa,10次和1.90×10-6℃-1,满足铝电解用可润湿性阴极的要求.

TiB_2-TiC/Ti(C,N)复合涂层的研究进展

TiB2-TiC及TiB2-Ti(C,N)复合陶瓷材料由于系列优异性能而成为理想的金属表面涂层材料。综述了高性能TiB2-TiC/Ti(C,N)复合涂层的涂层复合体系、制备工艺、形成机理等方面的研究成果,展望了该复合涂层材料的应用前景及研究发展趋势,为其在工业领域的实际应用指明了方向。

TiB_2含量对原位反应合成TiB_2/B_4C复合材料的组织结构和力学性能的影响(英文)

以B4C,TiO2和石墨粉为原料,采用原位反应热压烧结工艺(2050℃,35MPa,1h)制备了致密的TiB2含量为10%～40%(体积分数)的TiB2/B4C复合材料,并对复合材料的组织结构和力学性能进行了研究。扫描电子显微镜和透射电子显微镜分析结果表明:在B4C晶内及晶界处均匀分布着纳米或亚微米级的TiB2颗粒,随着TiB2含量的增加,弹性模量和断裂韧性明显增大,而弹性模量和抗弯强度却随之减小。40%(体积分数)TiB2/B4C复合材料具有高的断裂韧性,高达8.2MPam1/2,主要增韧机制由微裂纹增韧和裂纹偏转增韧。

B_4C量对TiC-TiB_2颗粒增强金属基复合材料涂层制备的影响

对Al-B4C体系下B4C的量与原位内生TiC-TiB2颗粒增强金属基复合材料涂层制备之间的关系进行了研究。结果表明,Al:B4C质量比大于9:1可制备出高质量的TiC-TiB2颗粒增强金属基复合材料涂层,提高Al:B4C质量比虽有利于涂层的制备,但不利于涂层中增强相体积分数的提高。Al在涂层制备过程中的作用主要是降低单位体积内参加反应物的量、降低生成TiC-TiB2反应的门槛温度和充当除氧剂的作用,为涂层的制备提供了一种更加便利的途径。

等离子加热反应合成TiB_2-B_4C-Fe_3(C,B)复合材料研究

以Ti、B4C和Fe粉为原料,采用等离子束加热反应合成TiB2-B4C-Fe3(C,B)复合材料,并研究复合材料的物相、组织结构和显微硬度。结果表明:反应生成物相主要有TiB2、B4C以及Fe3(C,B)。由于等离子束的快速加热、冷却以及散热具有方向性,板条状TiB2晶粒沿散热最快的方向生长,与白色的Fe3(C,B)相间分布,未反应的B4C被挤压在板条之间;等离子束电流影响单位时间内输入试样的热量,电流越大越有利于TiB2的长大,但降低复合材料硬度。

B_4C/TiB_2层状复合陶瓷的制备与性能研究

以工业碳化硼和硼化钛粉末作为原料,采用水基流延成型和热压烧结方法制备了B4C/TiB2层状复合陶瓷。研究了层厚比、层数和B4C/(1-X)wt%TiB2+Xwt%B4C层状复合陶瓷的夹层组分与力学性能之间的关系。探讨了B4C/(1-X)wt%+Xwt%B4C层状复合陶瓷的增韧机理。

铝电解阴极用TiB_2基复合材料的研究现状

TiB2 具有熔点高、导电率高、硬度大、耐熔融铝液和冰晶石熔体的侵蚀、能被铝液良好润湿等特点 ,是铝电解惰性阴极材料的首选。本文介绍了TiB2 涂层、TiB2 基复合材料的研究现状。

原位生成TiB_2增强B_4C基复合材料设计与反应热力学研究

本文采用原位生成法设计了SiC TiB2 B4C和Al2 O3 TiB2 B4C两种新型多元颗粒增强B4C复合材料。根据原位反应生成TiB2 增强相的组织设计思路 ,通过计算反应生成焓ΔH和自由能ΔG的热力学数据 ,证明了原位反应制备所设计材料的可行性。经研究原位反应过程 ,发现原位反应经过若干不稳定中间相的过程 ,最终形成预期设计的多元增强相成分。

烧结温度对原位反应TiB_2/B_4C复合材料的组织与力学性能的影响

为了降低B_4C的烧结温度,提高B_4C断裂韧性,本文以B_4C、TiO_2、活性炭为原料,采用原位反应法热压烧结制备了TiB_2体积分数为10％的TiB_2/B_4C复合材料。探索了烧结温度对复合材料组织和力学性能的影响规律。结果表明,随烧结温度的提高,复合材料的抗弯强度和断裂韧性先增大后减小,在2050℃时有最大值,分别为544MPa和6.3MPa·m^(1/2),弹性模量和断裂韧性变化不大。随烧结温度的升高,基体和第二相晶粒逐渐长大。采用2050℃/1h/35MPa为最佳烧结工艺。

碳热还原法合成B_4C及B_4C/TiB_2复合粉末的研究

以工业硼酸、碳黑及TiO_2为原料,经碳热还原法于1650～1800℃合成了纯B_4C及TiB_2含量分别为10～20vol％的B_4C/TiB_2复合粉末,同时确定了原料B/C摩尔比,进行了热力学分析并探讨了球磨工艺、TiB_2的生成对粉末合成的影响。结果表明:原料及产物的B/C摩尔比分别为4.4和3.98～4.03,产物纯度均大于99wt％;湿法球磨可迅速消除粉末的团聚现象,降低原始粉末的粒度,TiB_2颗粒较均匀分散于B_4C中,呈近圆片状,TiB_2的生成有助于降低B_4C/TiB_2的合成温度,由1800℃降至1650℃,并改善了B_4C的颗粒形状,由无定形态变为近球形及条状。

共沉淀法原位合成TiB_2/B_4C陶瓷复合粉体

采用共沉淀技术,以TiCl4溶液和B4C粉末为主要原料原位合成了TiB2/B4C陶瓷复合粉体.利用TEM研究了溶液的pH值和氨水滴定速度对Ti(OH)4包覆B4C效果的影响,利用X射线衍射仪研究了合成温度对陶瓷复合粉体物相的影响,并分析了TiB2/B4C陶瓷复合粉体的合成热力学.实验结果表明:当溶液的pH值为5,氨水的滴定速度为2 mL/min时,Ti(OH)4包覆B4C效果最佳,当合成温度高于1 350℃时,可以合成出TiB2/B4C陶瓷复合粉体.