Ta_2O_5-NaF-C体系制备TaC晶须的机理

利用Ta2O5-NaF-C混合粉末为原料,采用碳热还原法在石墨表面制备不同形态的碳化钽晶须,利用SEM和XRD对晶须的形貌、结构与成分进行观察与分析,采用热力学计算与实验验证相结合的方法研究不同形貌碳化钽晶须的生长机制。结果表明:TaC晶须存在不同的生长机制,当原料粉末添加量较少时,石墨表面主要生长出圆柱状晶须伴有头部液滴状结构,原料粉末添加量较多时得到规则的四方柱状结构晶须,也存在2种不同形貌晶须并存的情况。圆柱状晶须为VLS(气-液-固)生长机制;四方柱状TaC晶须为VS(气-固)生长机制。在VLS机制中,催化液滴的主要成分为Na Ta O3。     

C/C复合材料基TaC涂层低功率激光烧蚀特征

为研究TaC涂层的高温烧蚀特征和机理,用低功率激光仪对TaC涂层进行了不同时间的烧蚀试验,并用XRD,SEM等观测了该涂层在空气中的氧化与烧蚀过程。结果表明:在大气环境下激光烧蚀的开始阶段是TaC涂层的分解与游离碳向表面扩散,随即氧化生成含碳、氧、钽的熔体,随着时间的延长熔体氧化为低价的钽氧化物,最后生成Ta2O5;熔体在冷却过程中析出Ta2O5针状晶体。在熔体与TaC之间存在1～2μm由细小的晶体和孔隙组成的扩散过渡层,过渡层由碳、氧、钽组成。     

TiB_2晶须的自蔓延高温合成及其生长机理

以Mg、B2O3、TiO2为原料,Cu2O为添加剂,采用自蔓延高温合成法制备TiB2粉体。研究添加剂Cu2O含量对TiB2晶体形态的影响,讨论TiB2晶须的生长机理。采用XRD、SEM分析合成产物的物相组成及微观形貌。结果表明:加入4%的Cu2O可生成大量高长径比的TiB2晶须,TiB2晶须的生长机制属于气-液-固(V-L-S)机制;首先Cu2O在高温下分解生成O2和Cu,O2向外喷射时形成的孔道为TiB2晶须的生长提供空间条件,自蔓延反应产生的高温为其提供能量条件,熔融态的Cu作为催化剂,与Ti形成以反应生成的TiB2为衬底的合金液滴,然后通过不断吸收Ti原子和B原子,使TiB2形核并定向生长,最终形成TiB2晶须。     

渗碳处理对等离子喷涂 TaC 涂层结构和物相组成的影响

TaC 涂层在还原气氛下能耐酸、碱、盐等物质的腐蚀,是优异的表面防护涂层材料。本文结合喷雾干燥与等离子球化技术制备TaC粉体,并采用真空等离子喷涂技术制备TaC涂层。采用真空碳管炉对涂层进行渗碳处理,比较研究不同渗碳温度对涂层结构和物相组成的影响。结果发现,相较于喷雾造粒,等离子球化处理的 TaC 粉体呈致密球形,该粉体制备的涂层较为致密,孔隙率较低。此外,喷涂过程中 TaC 发生脱碳产生 Ta2C 相,而渗碳反应可以将喷涂过程中产生的 Ta2C 相转化成 TaC 相。Ta 2C 与 C 反应生成 TaC 的过程受动力学控制,当渗碳温度超过 900 ℃时,几乎完全转化为 TaC 相。     

高纯Ta2O5粉体粒度特性控制研究

测定了一定HF浓度溶液中Ta(OH)5的溶解度,研究了高纯H2TaF7溶液中和沉淀过程,氨水中和、氨气中和、氨浓度以及加氨速度等因素对Ta(OH)5结晶动力学及其后续产物Ta2O5粉体粒度性能的影响.     

TaC陶瓷的强化烧结

为探索开发低成本TaC陶瓷强化烧结制备工艺,以C、Ta和TaC粉末为原料,经成形、常压烧结制备出TaC陶瓷.结果表明:以C与Ta单质粉末为原料反应烧结时,发生自蔓延反应,产物疏松多孔,不能获得致密TaC陶瓷;纯TaC粉末在2 100℃烧结时为多孔烧结体,相对密度约为78%,孔隙大、量多且相互连通;采用添加少量C与Ta粉末强化烧结TaC坯体时,在2 100～2 300℃可以制备相对密度为91%以上的FaC无裂纹陶瓷;随强化烧结温度提高以及C、Ta粉末添加量的增加,陶瓷晶粒变粗,致密度提高.讨论了添加少量C与Ta粉末在TaC陶瓷烧结过程中的强化烧结机理.     

La(C7H5O3)2·(C9H6NO)的合成及热化学研究

研究由七水氯化镧与水杨酸、8-羟基喹啉反应合成镧与水杨酸、8-羟基喹啉多元混合配合物,并对该配合物进行表征.测定该合成反应的标准摩尔反应焓以及配合物的标准摩尔生成焓.通过红外光谱、元素分析、摩尔电导率、差热热重分析以及化学分析等方法来确定配合物的组成.应用溶解量热法分别测定了七水氯化镧、水杨酸、8-羟基喹啉和配合物在298.15 K、混合量热溶剂(VDMFVEtOHVHClO4=110.5)中的标准摩尔溶解焓.通过设计热化学循环,根据盖斯定律计算了合成反应的标准摩尔反应焓以及配合物的标准摩尔生成焓.该配合物的分子式是La(C7H5O3)2·(C9H6NO).各物质的溶解焓分别为△sH(I○)mLaCl3·7H2O(s),298.15 K]=-96.45±0.18 kJ·mol-1,△sH(I○)m[2 C7H6O3(s),298.15 K]=14.99±0.17 kJ·ml-1,△SH(I○)m[C9H7NO(s),298.15 K]=-3.86±0.06kJ·mdl-1及△S(I○)m[La(C7H5O3)2·(C9H6NO)(s),298.15K]=-117.78±0.11kJ·mol-1.反应LaCl3·7H2O(s)+2C7H6O3(s)+C9H7NO(s)=La(C7H5O3)2·(C9H6NO)(s)+3HCl(g)+7H2O(1)的标准摩尔反应焓为91.57±0.33 kJ·mol-1.La(C7H5O3)2·(C9H7NO)(s)的标准摩尔生成焓为△sH(I○)m[La(C7H5O3)2·(C9H6NO)(s),298.15 K]=-2076.5±3.9 kJ·mol-1.     

TaC含量对TiCN基金属陶瓷组织与性能的影响

以TiC,TiN,WC,Mo,Co,Ni和Ta C为原料制备TiCN基金属陶瓷,结合XRD,SEMEDS和力学性能测试,研究TaC含量对TiCN基金属陶瓷物相组成、显微组织与力学性能的影响。结果表明:TiCN基金属陶瓷的硬质相为TiC_(0.7)N_(0.3),Mo C,TiWC_2和TiTaCN。粘结相Co,Ni固溶Ti,W,Mo,Ta元素形成Ti_(0.08)Ni_(0.92),TiCo_3,W_(0.15)Ni_(0.85),Co_(0.9)W_(0.1),Ta_(0.08)Ni_(0.92)和Mo_(0.09)Ni_(0.91)等。TiCN基金属陶瓷的显微组织由黑色相Ti(C,N)、灰色相(Ti,Mo,Ta,W)(C,N)和白色相(Ti,Mo,Ta,W)C-Co-Ni组成,形成黑芯-灰环及黑芯-白环-灰环包覆结构。随TaC含量增加,固溶相(Ti,Ta,W,Mo)(C,N)的含量与黑芯-白环-灰环包覆结构相增加,TiCN基金属陶瓷的抗弯强度提高,硬度略有下降。适宜的TaC添加量为9%,所得金属陶瓷的抗弯强度和硬度HV分别为1 299 MPa和1 252 MPa。     

C12A7炉渣与合金钢液平衡时的Al行为

实验研究得出C12A7炉渣(其组成为:w(SiO2)=6%,w(Al2O3)=46%,w(CaO)=48%)与合金钢液(其化学成分类似42CrMo钢)反应90 min后,钢中w(Al2)=(80～100)×10-6,与之平衡的钢中w(T.O):(6～13)×10-6,生成的夹杂物大都是尺寸很小的低熔点球状钙镁铝硅酸盐类夹杂.从热力学的角度得出了当C12A7炉渣与合金钢液达到平衡时钢中的铝含量以及平衡条件下钢中铝含量较低时也能将钢中氧含量控制在很低范围的原因.     

TaC与Ta_2C的第一性原理研究

TaC和Ta_2C是钽在渗碳过程中形成的两种重要的过渡金属碳化物,它们的含量和分布对渗碳层性能有着重要的影响,对二者性质的了解是开展钽表面渗碳改性研究的基础。采用基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理计算,讨论了TaC和Ta_2C的相稳定性,即结构稳定性、机械稳定性和动力学稳定性,使用Voigt-Reuss-Hill近似与Chen的半经验公式得到了二者的弹性模量与硬度,通过电子结构计算讨论了二者力学性能差异的原因,并基于准简谐近似理论获得了二者的热力学性能。研究表明:TaC的硬度为24.7 GPa,高于Ta_2C的硬度15.0 GPa,态密度与成键分析显示,Ta_2C与TaC相比具有较强的Ta-Ta键,导致其表现出较低的弹性常数与模量,同时具有较好的塑性。而另一方面,Ta_2C的热膨胀系数明显低于Ta与TaC,因此,预计Ta_2C可以起到改善渗碳层的塑性,提高抗冲击能力的作用,但Ta_2C的热膨胀能力与其他成分的差异可能会降低渗碳层的抗热循环性能。     

38MnVS5钢连铸坯中硫化物形貌及形成机制的研究

用扫描电镜观察分析了38MnVS5钢320mm×300姗连铸坯中硫化物的三维形貌,结果显示,从铸坯表面到心部硫化物类型由球状变成杆状,并且在偏析严重区域呈片状或片状-杆状共存.球状硫化物是由包晶反应生成的,杆状硫化物为稳态共晶反应的产物.当合金元素含量较高时,由于过冷导致硫化物生长速度较快,杆状硫化物向片状硫化物转变.     

CO还原Fe2O3过程中金属铁析出的微观行为

 通过原位观察和同步热分析的方式,研究气固两相界面还原反应时金属铁析出形态、矿相结构演变过程,明确金属铁的析出形态与显微结构、黏结特性之间的关系。结果表明,CO气氛下Fe2O3还原时金属铁主要以纤维状生成的铁晶须为主,还原速率是决定这种形态差异的主要原因;在Fe2O3→Fe3O4→FeO中只会因晶格转变产生体积大小变化,且伴有裂纹和孔洞的发生,没有铁晶须生成;在FeO→Fe中出现铁晶须形核和生长,且铁晶须是100%的纯金属铁。要避免铁晶须生成,就要在FeO→Fe转变时抑制铁原子的定向迁移。     

Rh/C催化剂的制备及其催化性能研究

以RhCl3.3H2O为前驱体,活性炭为载体,采用浸渍法制备了Rh/C催化剂,并使用场发射透射电镜对催化剂进行了表征。同时考察了制备条件对Rh/C催化剂在6-羟基-3,4-二氢异喹啉-2-甲酸甲酯-3-甲酸乙酯加氢反应中催化性能的影响。     

Ta及Ta-W合金真空渗碳工艺研究

对Ta及Ta-W合金进行渗碳处理,在表面获得一定厚度的渗碳层,可以有效的提高其使用性能。对Ta及Ta-W合金进行真空渗碳处理,利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)和金相显微镜(OM)研究了不同渗碳时间和渗碳温度对样品渗碳结果的影响规律,分析了合金元素W对Ta-W合金渗碳结果的影响。结果表明:在1300℃下渗碳5 h,纯Ta渗碳层表面物相为Ta,Ta C及Ta2C三相共存;随着渗碳时间的延长,渗碳层中Ta及Ta2C含量逐渐减少,渗碳10 h时,Ta及Ta2C相消失并全部生成Ta C相。在本文的渗碳条件下,W不与C原子发生反应生成碳化物,而是仍以溶质原子的形式固溶于晶体内部。在1300～1500℃范围内,随渗碳温度升高,渗碳层厚度增加;随着渗碳时间的延长,渗碳层厚度增加;提高渗碳温度有利于Ta C相的形成; 1500℃下渗碳10 h,钽的渗碳层厚度可达35～40μm。在1500℃下渗碳5 h,Ta渗碳层厚度约20μm,Ta-2. 5%W为10～12μm,Ta-7. 5%W渗碳层厚度仅为7～8μm,表明随着钽钨合金中W含量的增加,渗碳速率降低,相同时间内获得的渗碳层厚度越薄。     

CaO存在时,MoS2还原-碳化直接合成Mo2C

着重研究炉料中CaO的量 ,CO的流速、还原温度 ( 1 1 2 3～ 1 2 93K)及还原时间对MoS2 (S) 4CaO(S) 6CO(g)→Mo2 C(S) 4CaS(S) 5CO2 (g)反应的影响。结果表明 ,通过三个固 -气反应途径生成Mo2 C :首先MoS2 (S) CO( g)反应生成金属钼 ;接着金属钼被CO( g)碳化 ;最后通过CaO清     

氧气中嵌氧生成LiMn2O4的动力学

为了得到氧气中嵌氧生成LiMn2O4的动力学方程，用TG、XRD和H—E积分方程研究氧在其分解产物中的嵌入过程。1373～1243K的嵌氧反应为3LiMnO2 Mn3O4 (1—3δ／2)O2(g)—→3LiMn2O4—δ(Tetragonal)和LiMn2O4—δ(Tetragonal) δ／2O2(g)—→LiMn2O4(Cubic)，属生成核生长控制，活化能为-166．330kJ/mol。1243～1146K的嵌氧反应为LiMn2O4—δ(Tetragonal) δ／2O2(g)—→LiMn2O4(Cubic)，属于成核生长控制，活化能为-140．357kJ／mol。由H—E积分方程得到的动力学参数与、之间存在明显的动力学补偿效应。     

水热合成不同形态氧化钇的制备工艺及生长机制

以六水硝酸钇(Y(NO_3)_3·6H_2O)为原料,通过调整沉淀剂(NH_3·H_2O或CO(NH_2)_2)、分散剂(C_2H_6O)或模板剂(C_3H_8O_3),采用水热法制备了3种不同形态的微米级氧化钇颗粒,分析了3种形态氧化钇的生长机制。利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、能谱(EDS)、透射电子显微镜(TEM)分别对制备过程中的含钇化合物以及含钇氧化物的形态、尺寸与相结构进行表征。实验结果表明:氨水作为沉淀剂与硝酸钇溶液水热反应后生成了棒状Y_2NO_3(OH)_5·1.5H_2O,加入丙三醇(C_3H_8O_3)后生成杨桃状Y_2(OH)_(5.14)(NO_3)_(0.86)·H_2O;以尿素为沉淀剂与硝酸钇和乙醇反应后生成球状Y(OH)CO_3。经过煅烧后,3种水热反应产物均转变成为体心立方型Y_2O_3,其形态分别继承了水热反应产物的棒状、杨桃状和球状形态;Y_2O_3的晶粒尺寸小,颗粒分布均匀;晶体生长所需能量满足二维生长趋势时形成棒状Y_2O_3;加入H原子成角度分布的模板剂丙三醇(C_3H_8O_3)形成杨桃状Y_2O_3;分散剂乙醇(C_2H_6O)使晶体各个方向均匀生长,形成球状Y_2O_3。     

丁基罗丹明B萃取光度法快速测定精矿中的钽

钽铌矿或钽锡矿精矿样品经碱熔融分解和水浸取,与大量锡、钨、钼、铜、钴、铝、钡、锶等离子分离后,在单宁抗坏血酸和动物胶中沉淀铌和钽,与残留的锡、钛、钡、铁等离子分离.经过滤、洗涤后,所得的沉淀物灼烧后成为粗杜酸氧化物,加氢氟酸溶解后生成氟化物NbF5和TaF5.在酒石酸介质中,TaF5与氟化钾进去步反应成为氟络盐K2[TaF7],被丁基罗丹明B(甲苯作为溶剂)萃取后分层.分离出有机相,在490nm处测定吸光度.所测的钽量在0～70μg范围内符合比尔定律,表观摩尔吸光系数ε490=8.23×102L·mol-1·cm-1.结果与参照值一致,相对标准偏差小于2.2%.     

转炉—RH—连铸工艺生产高压气瓶用钢洁净度的研究

对转炉— RH精炼—连铸工艺生产高压气瓶用钢 T[O]变化及非金属夹杂物进行研究的结果表明 ,在转炉出钢过程由于炉渣与脱氧产物作用生成的粗大球状夹杂物及铝脱氧生成的大尺寸 Al2 O3簇群状夹杂物绝大多数可由钢液排除 ,铸坯中存在的夹杂物主要是较小的块状和簇群状 Al2 O3及少量由于结晶器保护渣卷入造成的球状夹杂物。 RH精炼后钢液 T[O]在 (2 8～ 34 )× 10 - 6 之间 ,中间包钢水 T[O]在 (2 4～ 2 6 )× 10 - 6之间 ,铸坯 T[O]在 (12～ 19)× 10 - 6 之间 ,该工艺生产的气瓶用钢具有很高的洁净度。     

三元配合物Pr[(C5H8NS2)3(C12H8N2)]生成反应的热动力学

在无水乙醇中 ,用吡咯烷二硫代氨基甲酸铵 (APDTC)和 1,10 邻菲咯啉 (o phen·H2 O)与PrCl3·3 .75H2 O作用 ,合成了三元固态配合物 ,确定它的组成为Pr[(C5H8NS2 ) 3(C1 2 H8N2 ) ]。X粉末衍射说明它为一新相化合物。IR光谱说明配合物中Pr3 分别与 3个APDTC的 6个硫原子双齿配位 ,同时与o phen的 2个氮原子双齿配位 ,配位数为 8。TG DTG分析显示其热分解为一步生成Pr2 S3 2C。用微量热计测定了 2 98.15K下水合氯化镨及两个配体在无水乙醇中的溶解焓 ,两个配体醇溶液的混合焓及不同温度下标题化合物液相生成反应的焓变。在实验和计算基础上 ,得到了液相生成反应的热力学参数 (活化焓、活化熵和活化自由能 ) ,速率常数和动力学参数 (表现活化能、频率因子和反应级数 ) ,通过合理的热化学循环 ,求得了 2 98 15K时标题化合物的固相反应焓变。