氢化脱氢法制备钛粉工艺研究

介绍了生产加工钛粉最常用的方法——氢化脱氢法。金属钛（粉）在一定温度下便开始与氢气发生剧烈的反应，当含氢量大于2．3％时，产物疏松，易于粉碎成细小颗粒的氢化钛粉，氢化钛粉经过大约700℃左右的温度，将其分解以及将钛粉中固溶的大部分氢除去，可得到钛粉。从热力学原理、脱氢曲线，差热分析、平衡分压与氢气的关系等方面对氢化脱氢法做了概要的分析。试验证明，钛中氢的含量随温度的升高逐渐降低，在680℃时氢化钛出现吸热峰迅速分解，钛的氢化反应温度区间为350～680℃。氢化脱氢法生产的钛粉的杂质主要取决于原料的纯度和杂质情况，严格注意操作中的环节，只会引入少量的氧或碳等杂质。对于相同原料制取的钛粉，粒度越细，其含氧量越高。     

氢化-脱氢法制备锆粉及其性能表征

以海绵锆为原料,采用氢化-脱氢法制备一种高纯、粒度可控、分布集中的锆粉。研究脱氢温度、球磨时间、球料比对粉末粒度、纯度的影响。采用扫描电子显微镜(SEM)、激光粒度测试仪、元素含量测试等手段对锆粉表面形貌、粒度及氧、氮、氢含量进行表征。结果表明:采用氢化-脱氢法制备的锆粉为不规则形状,呈现机械破碎的特性;海绵锆在700℃渗氢1 h,氢的质量分数达1.98%,渗氢完全;最佳脱氢温度580℃,脱氢时间1 h,氢含量降至0.002 2%,脱氢完全且无大面积结块;最佳球料比8:1,球磨时间60 min,制备的锆粉中位径D50=18.36μm;脱氢前后O元素的质量分数分别为0.17%、0.45%,制备过程中粉末氧含量均得到了有效控制,符合低氧制备锆粉的要求。     

锆-2合金粉末制备新工艺研究

在一次氢化-脱氢法的基础上探索锆-2合金粉末制备的循环氢化-脱氢法新工艺。研究了氢化温度和氢化压力对氢化相转变过程的影响,并在此基础上研究了循环次数对氢化脱氢实验过程、氢化锆组织、锆组织及出粉率的影响,结合工艺组织性能研究,探讨了氢化脱氢过程对裂纹扩展的影响机理。研究结果表明:较优的氢化温度为600℃,氢化压力为0.3 MPa,循环次数为2次;循环氢化脱氢是两个过程的动态平衡过程,2次循环可以达到一个较优点;循环氢化脱氢的杂质含量控制可以满足要求。     

氢化法制备不饱和氢化钛粉末

粉末冶金法(PM法)应用于钛及钛合金产品的生产,降低了钛制品生产成本.该法中钛粉末或氢化钛粉末是主要生产原料.以不饱和氢化钛粉代替钛粉或饱和氢化钛粉进行粉末冶金钛合金的生产,不但能缩短生产周期,而且能进一步降低生产成本.通常不饱和氢化钛的制备是由饱和氢化钛粉脱氢而来的,周期长,能耗很高.本文研究了氢化法制备不饱和氢化钛粉的工艺,通过氢化过程中温度、氢压力、氢化时间等因素的控制,制备出了满足粉末冶金用的不饱和氢化钛粉末.     

氢化法制钛粉的工艺研究

研究了氢化法制备钛粉的工艺中，吸氢温度、脱氢温度及相应时间对钛粉质量的影响，以海绵钛为原料，经清洗后，３５０－６００℃，氢气氛中吸氢，再破碎成细粉，Ｘ射线衍射分析表明，吸氢后的钛粉形成ＴｉＨ２化合物，然后在真空中８００℃左右脱氢，可以制得纯度很高的优质钛粉。这种方法工艺可靠。设备简单。     

氢化钛粉脱氢过程伴随脱氮行为的热力学分析

氢化钛粉脱氢后氮含量明显降低,对这一行为的热力学分析表明:氢化钛脱氢过程产生的单原子氢还原钛中氮,其反应的吉布斯自由能在标准状态下为负值,反应获得很大的驱动力,易自发进行;而在脱氢温度的标准状态下,TiH2脱氢生成单原子氢的反应不能自发进行,必须在非平衡状态下,通过降低脱氢系统的分压及提高温度才能进行,因此,TiH2脱氢生成单原子氢的反应是制约氢化钛脱氢过程脱氮行为的主要环节,并且这一反应主要发生在非平衡状态下系统的分压较低及温度较高的脱氢后期.     

氢化锆与O_2反应制备氢渗透阻挡层的研究

采用原位氧化的方法,通过氢化锆直接与O2反应在表面生成氧化膜作为氢渗透阻挡层。分析了氧化工艺参数对氧化膜生长速度的影响,并对氧化膜的物相组成、截面形貌和阻氢性能进行了研究。结果表明,温度是影响氧化膜生长速度的主要因素,氢化锆在450℃以下的温度范围内氧化,氧化膜生长速度很小,氧气分压对氧化膜生长速度无明显影响;在450℃以上,氧化膜生长速度随着氧气分压的增大和氧化温度的升高而增大;氧化膜的质量增重与氧化时间的关系曲线符合抛物线生长规律。氧化膜为双相复合结构,由单斜相M-ZrO2和四方相T-ZrO2组成。氢化锆原位氧化后经650℃真空脱氢50 h后样品失氢量低于0.2%。     

锆粉制备工艺的研究进展

综述了目前制备锆粉的主要方法。介绍了熔盐电解、直接电脱氧、氢化脱氢制备锆粉的特点、基本原理及研究现状。系统介绍氢化脱氢及高能球磨法的优缺点,针对高品质、低成本锆粉的研究方向作了展望。     

碳化硼锆合金烧结体反应界面研究

本文以氢化锆-2粉与B_4C粉为原料制备了B_4C-Zr-2可燃毒物烧结体,对碳化硼与锆基体的界面反应层进行了研究;用XRD分析了界面反应层的相成分,用扫描电镜对反应层的微观结构、反应层厚度与烧结温度的关系进行研究。结果表明当烧结温度高于900℃时,碳化硼与锫合金开始发生界面反应,生成碳化锆与二硼化锆,反应层的厚度随烧结温度的升高而增加,当烧结温度为900℃,1 000℃,1 100℃时,反应层厚度约为1μm,3μm,6μm。     

电解钛氢化脱氢制备超细高纯钛粉工艺

以电解钛为原料,采用氢化、球磨破碎和脱氢的工艺,制备超细高纯钛粉。采用激光衍射粒度分析、SEM及氢和氧元素分析等手段,研究各工艺过程所得的TiH2粉和Ti粉的粒度及其分布、粉末形貌和氧含量的变化趋势。结果表明:电解钛经420℃氢化后,初次球磨得到中位径(D50)为9.81μm的超细TiH2粉,再经600℃保温脱氢,最后经球磨分散得到D50为11.04μm,氧含量为0.48%(质量分数)的不规则形状超细高纯钛粉。在各个工艺过程中,氧含量(质量分数)增加量由低到高依次是TiH2粉脱氢、TiH2球磨制粉、脱氢钛粉球磨和电解钛氢化。     

稀贵金属在氢气纯化中的应用

综述了国内外对含氢同位素（氕H，氘D，氚T）气体及其含其它杂质（e,N2,Ar)混合气的纯化处理以获得高纯（99.9999%以上）氢气的各种方法及它们的优缺点。重点介绍了长期以来使用稀贵金属钯银合金（Pd-Ag)体系的固态扩散膜技术的研究与发展，分析了目前使用的钯银合金膜技术的优势与不足，指出了利用耐熔金属Zr,Nb,Ta,V等对氢的高选择性和高渗透性。并结合金属钯对氢的催化化特性和抗氧化性，对耐熔金属加以表面改性以制备高选择渗氢膜的技术方法。从而获得高纯氢气的巨大应用前景。     

球形三氧化钼还原产物形貌

通过两段氢气还原实验研究球形三氧化钼还原得到MoO₂和Mo粉的显微形貌。结果表明:经一段还原后球形三氧化钼（β-MoO₃）先变成α-MoO₃,再生成立方形的γ-Mo₄O₁₁,最后形成α-MoO₂;经二段还原得到Mo粉。MoO₂形貌受还原温度和还原气氛影响较大,还原温度较低或者在还原气氛中引入水分时,MoO₂为松散、细小的不规则形貌;还原温度较高或者还原气氛为大流量的干氢时,MoO₂为薄片状,易板结。超细Mo粉的形貌主要受还原温度、水蒸汽分压和氢气分压的影响,还原温度低或者氢气流量较小,应尽量使水蒸汽分压和氢气分压的比值接近平衡常数,可得到大小均匀、分散的超细钼粉。     

铌对氢化锆裂纹行为和氢含量的影响

氢化锫是一种理想的固体中子慢化材料,尤其适用于空间核电源的反应堆,但是高氢含量的氢化锫在制备过程中很容易形成裂纹.Nb是氢化锆中的主要添加元素,对氢化锆的裂纹形成和氢含量有一定影响,这是由Nb在氢化锆中的存在形式决定的,对此进行了研究.结果表明,在吸氢充分的情况下,不同Nb含量的Zr - Nb合金氢化后产物的主要组成都是ZrH2,ZrH1.950和ZrH1.801的ε相氢化锆混合物,Nb的添加对氢化锫的晶格常数和晶胞大小影响不大.Nb改善了氢化锫的多缺陷状态,减少了氢富集的位置,从而起到抑制裂纹产生的作用.常压下,Nb的添加会影响合金的最大吸氢量,尤其当Nb含量在10％以上时,会生成低氢含量的NbHx固溶体,影响锆合金的整体吸氢量.Nb在氢化锆中的固溶度较小,Nb含量较低时,大部分Nb以白色含H锫铌固溶体小颗粒的形式弥散分布在氢化锫表面.     

纳米氧化锆喷涂材料的制备及表征

采用聚合物网络法制备了具有纳米结构的氧化锆粉体,将粉末进行了喷雾干燥球形化制粒及等离子致密化处理。结果表明采用该方法制备的纳米结构的氧化锆粉末松装密度高、流动性好,表面光亮,有利于提高涂层的综合性能。     

沉淀法制备掺锆氧化锌纳米粉末的形貌与光学性能

采用直接沉淀法制备未掺杂和掺杂Zr元素的ZnO纳米粉末,通过X射线衍射(XRD)分析、扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)以及紫外可见光谱(UV-Vis)分析、光学性能测试等,研究Zr掺杂量(0~5%,摩尔分数)与溶液pH值(6.5~13.0)对粉末粒度、形貌与结构及光学性能的影响。结果表明:Zr掺杂使ZnO粉末粒径减小。Zr掺杂量为1%的粉末粒径最小,晶粒尺寸为28 nm,Zr完全进入ZnO晶格中;当Zr掺杂量增加到3%和5%时,粉末粒径增大,并出现ZrO2相。反应溶液的pH值为6.5时,Zr-ZnO纳米粉末形貌为类球形。随pH值增大,Zr-ZnO粉末形貌逐渐向短棒状转变,粉末粒径先减小然后增大。随Zr掺杂量从0增加到5%,ZnO的光吸收峰先出现"蓝移"后出现"红移",表明Zr掺杂可提高ZnO粉末的禁带宽度,随Zr含量增加,粉末的禁带宽度先增大后减小,1%Zr-ZnO的禁带宽度最大。     

Fracture behavior of niobium by hydrogenation and its application for fine powder fabrication

Fracture behavior of pure niobium (Nb) by several hydrogenation procedures has been investigated to elucidate the fundamental mechanisms of hydrogen pulverization, which can then be used to produce fine Nb powders with high purity. Concentric cracks and microcracks were introduced in recrystallized Nb specimens, leading to pulverization, when they absorb hydrogen enough to form a large volume of the face-centered orthorhombic β-NbH phase. This hydride phase exhibits anisotropic expansion of Nb lattice and embrittlement. Thus, the fracture of Nb plates occurs in the following sequence: hydrogen absorption, the formation of the ordered hydride phase, strain generation arising from the phase transformation, and crack nucleation and propagation. The authors also show that Nb powders less than 1 μm were prepared by hydrogenation and ball-milling at a temperature below 203 K, in which hydrogen was removed by dehydrogenation at above 724 K. Thus, fine and contamination-free Nb powders can be effectively fabricated by using hydrogenation, ball-milling, and dehydrogenation procedures.     

氧化铁矿微粉气相还原机理研究

 应用失重技术研究了450~600 ℃下氢气还原超细氧化铁粉过程。采用扫描电镜和X射线来分析还原过程中的结构及物相变化。研究结果表明,由于纳米颗粒的尺寸效应,反应初始速率增加。不同温度下,还原速率随着还原程度增加而减小。还原过程的速率控制过程通过反应过程中的部分结构变化、活化能及气固反应数学模型确定。结果表明,H2还原超细氧化铁的初始阶段由化学反应过程控制,在反应后期阶段,反应过程是受化学动力学和内扩散的混合控制。     

直接热解法制备棒状二氧化锆粉体

以氧氯化锆为原料, 借助DTG、SEM、XRD等表征手段, 考察了热解温度、热解气氛等工艺参数对直接热解法制备棒状二氧化锆的影响规律。结果表明, 氧氯化锆在氧化或水蒸气气氛中均可分解为氧化锆, 在同一气氛下的反应路径取决于热解温度。温度、气氛和前驱体种类对氧氯化锆热解产物的形貌和粒度影响较为显著。以ZrOCl₂·3.84H₂O为热解前驱体, 在H₂O-N₂气氛中于450℃温度下进行热解, 可得到粒度较为均匀、长径比为4~6的棒状二氧化锆, 通过分解温度的调控, 可获得四方相、单斜晶型或两者混合物的二氧化锆粉体。      

Effect of scandia on tungsten oxide powder reduction process

Scandia doped tungsten powders were prepared by spray drying combined with two-step hydrogen reduction.The particle size of doped tungsten powder,powder morphology and doped tungsten matrix were characterized by scanning electron microscope,X-ray diffrac-tion and laser diffraction particle size analyzer,respectively.The reduction behavior of Sc2O3 doped tungsten oxide and the effect of Sc2O3 on the property of tungsten powder were studied by the temperature programmed reduction.The experimental results showed that the pre-cursor powders prepared by spray drying had spherical shape.The addition of Sc2O3 could decrease the reduction temperature of tungsten oxide.The scandia doped tungsten powder had sub-micrometer size in the range of 0.1 to1 μm and scandium distributed evenly in the powder.By using this kind powder,sub-microstructure cathode matrices with semispherical grains and homogenous distribution of scan-dium were obtained.     

Investigating the conditions for obtaining zirconium nitride and hydride direct from the dioxide

Summary The conditions for the reduction of ZrO₂ by magnesium in various gases-argon, hydrogen and nitrogen-with direct obtaining of zirconium hydride and nitride were investigated and compared.