辉钼矿直接氢还原工艺的热力学研究

对三种无SO2污染的辉钼矿氢还原生产金属钼路线进行了热力学分析。不用固硫剂,辉钼矿直接氢还原反应是很难进行的。用CaO做固硫剂,辉钼矿氢还原反应是可以进行的,随着温度的升高氢气利用率逐渐增加。用Na2CO3做固硫剂,辉钼矿氢还原反应的产物通过水洗可以得到纯金属钼粉。氢气利用率随着温度的升高与压力的下降而增加。     

碳热还原辉钼矿过程的物相变化规律研究

通过X衍射分析法研究了碳热还原辉钼矿过程的物相变化规律。不使用还原剂直接用CaO处理辉钼矿反应的最终产物为:CaS、Ca MoO4、Ca5Mo18O29和Mo;该反应过程中会出现Ca Mo6S8相,但在1 100℃下加热6 h时,Ca Mo6S8基本消失。使用炭粉作还原剂时,炭粉还原钼的中间产物由易至难的顺序为:Ca MoO4、Ca5Mo18O29和Ca Mo6S8;当温度≤1 150℃,炭粉配比小于4.0时的最终产物物相是Mo和CaS;当温度为1 150℃,炭粉配比为6.0时产物有少量的Mo2C生成。     

MoS_2-CaO-O_2系热力学分析及应用

通过热力学计算得出温度为800,900 K时,不同Mo S2,Ca O,O2初始物质量条件下对应Mo S2-Ca O-O2体系的热力学平衡,确定辉钼矿石灰焙烧的反应机制。热力学分析表明,800 K时体系初始摩尔量Mo S2∶Ca O=1∶3时,随着氧用量的增加Mo(VI)优先与石灰、氧气结合生成CaMoO_4,然后S(II)被氧化生成CaSO_4,体系氧化最终热力学平衡产物为CaSO_4,CaMoO_4;800 K时体系初始摩尔量Mo S2∶Ca O=1∶2时,随着氧用量的增加,约70%的Mo S2首先生成CaMoO_4,Ca S,然后Ca S氧化为CaSO_4,最终CaMoO_4作为固硫剂与残余的Mo S2反应生成Mo O3和CaSO_4,最终对应热力学平衡产物为CaSO_4,Mo O3。理论上证明可以实现辉钼矿选择性钙化焙烧;温度从800 K提高至900 K时,不影响全钙化焙烧过程;对于选择钙化焙烧高温不利于CaMoO_4固硫,而富氧益于固硫。验证试验采用100 g辉钼矿与55 g氧化钙混匀,在温度为800 K的马弗炉中焙烧2 h,焙砂钼、硫固定率分别为98.36%,91.44%,X射线衍射(XRD)分析表明钼硫分别以Mo O3,CaSO_4存在,与热力学分析结论一致。     

缺碳预还原MoO3+氢气深脱氧工艺制备超细钼粉

以炭黑为还原剂还原MoO₃制备存在少量MoO₂的预还原Mo粉,然后对预还原Mo粉进行氢气深还原,成功制备出平均粒径为99～190 nm的超细钼粉,研究了碳热还原温度对Mo粉平均粒度和残碳量的影响。结果表明,在同一还原温度下,当C/MoO₃摩尔比从2.0增加到2.1时,产物的粒径变化很小。碳热还原温度对产物粒径和纯度有显著影响。当C/MoO₃摩尔比为2.1时,还原温度从950 ℃增加到1150 ℃,氢还原后钼粉的平均粒径从100 nm增加到190 nm,且残碳量（质量分数）由0.030%降低到0.009%。     

碳还原三氧化钼制取金属钼

采用石墨粉和四钼酸铵为原料,对碳还原三氧化钼制备金属钼进行了实验研究,考察了C加入量、制样压力、还原温度和还原时间对还原产物中钼含量的影响。结果表明,在一定的C加入量、制样压力为7 MPa下,采用两段还原法,在氩气作保护气氛下,分别在650℃和1 100℃反应120 min的分段还原条件下反应所得还原产物的钼含量可达99%。     

钼粉粒度及K含量的影响因素研究

钼粉的费氏粒度和K含量是钼粉的两个重要物化指标。文章研究了在不同工艺条件下,不同粒度、不同K含量的Mo O3原料对还原产品Mo O2、Mo粉粒度及K含量之间的影响,采用平均粒度测定仪测定了Mo O2、Mo粉粒度,采用偏振塞曼原子吸收分光光度计测定了K含量。结果表明,粒度较大的Mo O3对应Mo粉的粒度也相对较大;纯Mo O3原料中K含量越高,经相同工艺还原所得Mo粉的粒度越大;随着一段还原温度的升高,对应Mo O2、Mo粉中K含量都呈现出先降低、后增长的规律;提高一段还原氢气露点,中间Mo O2、Mo粉粒度、K含量都呈增长趋势;增加一段还原的料层厚度,对应Mo O2、Mo粉中K含量呈降低趋势。     

硫化锑精矿还原固硫焙烧直接产出金属锑研究

针对现行鼓风炉挥发(熔炼)-反射炉还原炼锑工艺存在的流程长、能耗高、低浓度SO₂烟气污染等问题,提出了一种基于选冶联合过程的锑提取新工艺——硫化锑精矿还原固硫焙烧直产金属锑.分别以ZnO和碳粉作为固硫剂和还原剂实现对硫化锑矿的固硫还原转化,直接产出金属锑,同时生成硫化锌,再分别分离得到金属锑粉和硫化锌精矿.本文采用控制变量法,分别考察了焙烧温度、碳粉粒度、ZnO配入量、焙烧时间对锑生成率和ZnO固硫率的影响.得到最佳条件如下:焙烧温度800℃、碳粉粒度100~150目、ZnO量为固硫所需理论量、焙烧时间2 h,在此条件下,锑生成率为90.4%,ZnO固硫率为94.8%,其中温度和ZnO加入量对焙烧效果有较大影响;同时对反应产物的分析和过程热力学计算表明焙烧过程分两步进行,即首先发生Sb₂S₃与ZnO的交互固硫反应生成Sb₂O₃,其后在高于700℃温度下Sb₂O₃被大量还原成金属锑.在不同品位的锑精矿综合实验中,均获得了90%左右的锑生成率和88%的固硫率,验证了工艺的可行性.新工艺低温低碳、清洁环保,易于开展工业化生产.      

两段碳还原MoO3反应产物的成分研究

采用石墨粉为碳源分两段还原MoO3粉末,通过对各阶段产物的XRD、FESEM和EDS分析表征,初步探讨还原过程中可能的反应历程。结果表明,Mo4O11可能是碳还原MoO3为MoO2过程中的过渡相;经650℃和1 250℃各还原1h后,MoO3粉末可被碳较充分地还原成结晶度较高、粒径均匀的金属钼粉,且产物中存在少量的副产物α-Mo2C。     

高温碳热还原条件下钛铁矿物相变化的实验研究

采用煤粉为还原剂,在1 573~1 873K的温度条件下进行TiO2含量为61.85%的钛铁矿的碳热还原实验,并采用XRD、SEM等技术手段分析了还原产物的物相变化和微观形貌。结果表明,当C与钛铁矿中全部氧化物的碳氧比例≥1∶1时,钛铁矿的还原产物全部为TiC和金属Fe。即采用碳热还原法可以从钛铁矿中获得TiC/Fe复合材料,为钛铁矿中Fe和Ti的资源综合利用提供参考。     

硼镁铁矿含碳球团直接还原试验研究

用硼铁矿粉和三种还原剂作原料,在实验室条件下,系统研究了还原温度、配碳量(C/O摩尔比)、还原剂种类、还原剂粒度、成球压力及球团尺寸等因素对硼铁矿含碳球团还原过程的影响,为硼铁矿转底炉煤基直接还原工艺开发提供参考。     

固溶温度对马氏体时效钢00Ni14Cr3Mo3Ti组织和力学性能的影响

研究了马氏体时效钢00Ni14Cr3Mo3Ti(%:0.002C、14.06Ni、3.19Cr、3.06Mo、1.32Ti)750～1 050℃固溶处理的组织和力学性能。结果表明,≤900℃固溶处理,该钢奥氏体晶粒和强度无明显变化,固溶温度超过900℃时钢的奥氏体晶粒显著增大,钢的强度呈下降趋势。当固溶温度由750℃增加至900℃时,随固溶处理温度提高,钢中Fe2Mo相量降低,810℃时完全溶解,钢的冲击功由32 J提高至61 J,当固溶温度由900℃增至1 050℃,随奥氏体晶粒增大,钢的冲击功由61 J 降至26 J。     

熔盐合成法制备Mo_2C纳米粉末的研究

以(NH_4)_2MoO_4和C_6H_(12)O_6作为前驱体,NaCl+KCl(摩尔比1:1)为原料,采用熔盐合成法在900℃制备了纳米片层状Mo2C粉末,利用X射线衍射分析(X-ray diffraction,XRD)、扫描电子显微镜观察(scanning electron microscopy,SEM)等方法研究了Mo_2C粉末物相结构和微观形貌的演变规律。实验结果表明:反应中相变过程是由MoO_3变成MoO_2再到产物Mo_2C的生成;Mo_2C由斜方晶型向六方晶型转变的温度出现在900~1000℃区间;提高合成温度和延长反应时间有利于加快反应进程,但过高的合成温度会导致晶粒显著长大。     

马氏体钢40Crl0Si2Mo线材表面裂纹原因分析和工艺改进

40Cr10Si2Mo钢Φ6.5mm线材产品经过调质处理和矫直研磨后,发现磨光棒表面存在表面裂纹。通过进行40Cr10Si2Mo钢淬火回火模拟试验,得出造成40Cr10Si2Mo钢线材表面出现裂纹的原因为线材热轧后冷却时间短,冷却速度快,热轧线材表面存在较大的残余应力,从而形成表面裂纹。通过对40Cr10Si2Mo钢的生产工艺进行了优化改进,包括延长斯太尔摩辊道缓冷时间,终轧温度和吐丝温度由原来的900～950℃和850～900℃均调整为800～850℃,线材轧制后24 h内退火,从而避免了40Cr10Si2Mo钢线材表面裂纹的产生。     

油气田用SUP13Cr5Ni2Mo超级马氏体不锈钢热变形加工图研究

在Gleeble-3800热模拟试验机上,研究了SUP13Cr5Ni2Mo合金的热塑性及热变形行为,并建立了合金的热加工图。结果表明,在900～1 300℃,合金均具有较好的热塑性;通过热加工图分析得出,合金适宜初始加工温度范围在1 100～1 200℃,采用此参数变形获得的组织细小均匀。     

预备热处理对508-3钢奥氏体晶粒尺寸的影响

试验用钢508-3(/%:0.19C、0.26Si、1.48Mn、0.009F、0.007S、0.78Ni、0.50Mo、0.003Al)由真空感应炉冶炼,50kg铸锭,经1150℃锻成Φ16 mm棒材,终锻≥900℃。研究了正火温度(900～1 200℃)和多次正火工艺(900～1 200℃1 h-900℃1 h-890℃1 h)对508-3钢奥氏体晶粒尺寸的影响。结果表明,在900～1 200℃正火时,随着正火温度升高,奥氏体晶粒尺寸出现明显粗化,奥氏体晶粒度级别由6.5级粗化到3级。随后经过900℃二次正火,钢中原粗大的奥氏体晶粒可以细化到6级,再进行890℃三次正火后,奥氏体晶粒细化不明显。多次阶梯正火处理可以细化508-3钢粗大的奥氏体晶粒,但在同一温度重复正火时,钢中晶粒细化效果不明显。     

正火冷却速度对18CrNiMo7-6齿轮钢组织和硬度的影响

18CrNiM07-6钢(/%:0.17C、0.59Mn、0.24Si、1.56Ni、1.71Cr、0.28Mo)为表面硬化齿轮钢要求正火后钢的组织为铁素体+珠光体和较低的HB硬度值。18CrNiM07-6钢连续冷却后易得到高硬度的贝氏体组织。通过实验室高温箱式电阻炉试验表明,870～900℃1 h-640～660℃4 h炉冷至300℃,空冷,该钢的组织为铁素体+珠光体+贝氏体组织,HB硬度值为340～350;而870～900℃1 h,30℃/h至640～660℃,炉冷至300℃,空冷,该钢的组织为铁素体+珠光体,HB硬度值为190～210:生产试验表明,30 t Φ 180 mm 18CrNiM07-6钢锻材经900℃10 h,≤30℃/h至650℃25 h,30℃/h至500℃空冷,可获得铁素体+珠光体组织。     

锻造和预备热处理对超高强度钢23Co-Ni晶粒度的影响

实验钢（/%:0.24C,0.01Mn,0.06Si,0.001S,0.002P,13.42Co,11.32Ni,3.05Cr,1.18Mo,0.015Al,0.015Ti）为6 t真空感应炉+真空自耗熔炼的Φ600 mm锭经3次镦拔锻制的Φ300 mm钢棒,并经650℃ 20 h退火处理（晶粒度6.0级）。实验研究了Φ300 mm钢棒至Φ250 mm钢棒（变形30%）的锻制温度（900~1 200℃）和预备热处理（860℃和900℃正火）对钢的晶粒度的影响。结果表明,锻造温度1 000~1 140℃,变形量30%时可获得细小的完全再结晶晶粒（7.0级）。900℃正火处理该钢可获得均匀细小的晶粒（7.0级）。     

Phase Stability,Elastic,Thermo-physical and Electronic Properties of Hexa-(Mo,Cr,W)2 C from First-principles Calculations

Phase stability,elastic properties,thermo-physical properties,as well as electronic properties of hexa-(Mo,Cr,W)2C carbides were investigated by first-principles calculations.The results indicated that the Mo_8C_4,Mo_7Cr_1C_4,Mo_7W_1C_4,Mo_6W_2C_4,and Mo_6W_1Cr_1C_4 are stable and the stability follows the sequence:Mo_6W_1Cr_1C_4Mo_7W_1C_4Mo_7Cr_1C_4 Mo_6W_2C_4 Mo_8C_4.Mo_6W_1Cr_1C_4 shows the highest stability,deformation resistance and hardness.G/B(shear modulus/bulk modulus)and Poisson′s ratio of the stable hexa-(Mo,Cr,W)_2C are all larger than 1.75 and 0.26,respectively,which indicates that they are all brittle.The anisotropies are mainly due to the different Vogit shear modulus/Reuss shear modulus;the mechanical anisotropy of Mo_7Cr_1C_4 is the largest,and that of Mo_8C_4 is the smallest.Moreover,the obtained Debye temperatureΘDand heat capacity Cpindicate that Mo_6W_2C_4 possesses the best thermal conductivity(Θ_D=497.72K),while Mo_7Cr_1C_4 and Mo_6W_2C_4possess the largest heat capacity when the temperature is in the range of 0-10 Kand larger than 10 K,respectively.From the electronic property analysis,the doped Cr and W atoms can not only participate in orbitals hybridization themselves but also enhance the orbitals hybridization between Mo and C atoms,which can reinforce the interatomic interactions.     

Effect of Ti Addition and Microstructural Evolution on Toughening and Strengthening Behavior of as Cast or Annealed Nb–Si–Mo Based Hypoeutectic and Hypereutectic Alloys

Room temperature fracture toughness along with compressive deformation behavior at both room and high temperatures (900 °C, 1000 °C and 1100 °C) has been evaluated for ternary or quaternary hypoeutectic (Nb–12Si–5Mo and Nb–12Si–5Mo–20Ti) and hypereutectic (Nb–19Si–5Mo and Nb–19Si–5Mo–20Ti) Nb-silicide based intermetallic alloys to examine the effects of composition, microstructure, and annealing (100 hours at 1500 °C). On Ti-addition and annealing, the fracture toughness has increased by up to ~ 75 and ~ 63 pct, respectively with ~ 14 MPa√m being recorded for the annealed Nb–12Si–5Mo–20Ti alloy. Toughening is ascribed to formation of non-lamellar eutectic with coarse Nb_ss, which contributes to crack path tortuosity by bridging, arrest, branching and deflection of cracks. The room temperature compressive strengths are found as ~ 2200 to 2400 MPa for as-cast alloys, and ~ 1700 to 2000 MPa after annealing with the strength reduction being higher for the hypoeutectic compositions due to larger Nb_ss content. Further, the compressive ductility has varied from 5.7 to 6.5 pct. The fracture surfaces obtained from room temperature compression tests have revealed evidence of brittle failure with cleavage facets and river patterns in Nb_ss along with its decohesion at non-lamellar eutectic. The compressive yield stress decreases with increase in test temperature, with the hypoeutectic alloys exhibiting higher strength retention indicating the predominant role of solid solution strengthening of Nb_ss. The flow curves obtained from high temperature compression tests show initial work hardening, followed by a steady state regime indicating dynamic recovery involving the formation of low angle grain boundaries in the Nb_ss, as confirmed by electron backscattered diffraction of the annealed Nb–12Si–5Mo alloy compression tested at 1100 °C.

     

锻造工艺对航空轴承钢G13Cr4Ni4Mo4VA棒材冲击性能的影响

G13Cr4Ni4Mo4VA轴承钢（/%:0.13C,4.13Cr,3.52Ni,4.39Mo,1.19V）由6 t真空感应炉+1.3 t（Φ406 mm）真空自耗炉熔炼,并经锻造（1160℃加热,≥1140℃开锻,≥900℃终锻）生产成Φ120 mm棒材。力学性能试样经1 100℃80 min淬火（N₂气冷）,-73℃2 h冷处理,3次回火:550℃2 h空冷处理。其冲击值a_ku为27.1~39.5 J/cm²,低于标准87.5 J/cm²要求。经试验得出,由于锻造温度过高,造成δ铁素体在晶界的析出,使棒材冲击性能降低。通过锻造工艺优化,将钢锭加热温度由原1160℃降至1 110℃,避免δ铁素体的析出,棒材的平均a_ku冲击值提高至113.6 J/cm²。