烧结点火炉工艺参数的寻优与应用

在自行设计的烧结杯试验平台上,针对影响烧结点火工艺的几个重要参数开展了试验研究,并将相关研究成果应用于工业实际中。结果表明:降低点火温度、缩短点火时间均可降低点火燃耗,但烧结产品质量指标呈现变差的趋势,减小点火负压有利于降低点火燃耗并提升烧结矿产品质量;当点火温度低于950℃、点火时间短于0.75 min或者点火负压小于5 kPa时,烧结料表层混合料难以点燃,烧结反应无法发生;增加点火后的保温段有利于改善烧结矿质量,但保温时间过长也会对烧结矿产生不利影响,最佳的保温时间为2 min;本文成果应用于工业生产中,可有效降低烧结点火炉能耗约20%～30%。     

4D缸体铸件缺陷的防止措施

针对4D缸体在生产中出现气孔、烧结、砂孔等问题,采取工艺补正、选择特种覆膜砂及涂料等多项工艺措施,最终使其质量问题得到有效的控制。并对其质量问题的解决过程进行总结概述,进一步提升对干式缸体的缺陷的分析能力及管控对策。     

石墨烯纳米片增强纯钛基体复合材料的制备及界面分析

运用真空热压烧结法制备石墨烯纳米片(GNP)增强纯钛轻质结构材料。采用光学显微镜、扫描电镜和透射电镜等手段对制备得到的粉体和块状样品的微观组织结构进行了分析。对添加不同石墨烯纳米片含量的烧结样品进行了密度测试和拉伸测试。研究工作集中关注了GNPs在钛基体中的分散和GNP与钛基体的界面结合情况。结果表明,GNP与钛基体的界面分界清晰,形成Ti/TiC_x/GNP连续结构,界面处有少量TiC_x生成外,大部分GNP依然以其纳米结构存在。     

锂辉石-氧化钙烧结法提锂的物相重构与动力学

对锂辉石-氧化钙烧结过程进行热力学分析，绘制了各反应Gibbs自由能与温度的关系图。结果表明，Al₂O₃会优先和Na₂O、Li₂O、K₂O反应，然后与CaO反应生成CaO·Al₂O₃，而且烧结温度需高于1060℃以保证LiAlSi₂O₆能够完成晶形转变。并探讨了锂辉石-氧化钙烧结法提锂的反应机理。考察了不同烧结条件对锂浸出率的影响并对熟料进行X射线衍射（XRD）分析表征。实验结果表明，在配料比为1∶1.25、烧结温度1150℃、烧结时间60min时，锂的浸出率达到92.14%，熟料中的主要物相为Ca₂SiO₄与LiAlO₂。利用XRD和扫描电镜-能谱联用仪（SEM-EDS）对熟料与浸出渣的物相、显微形貌及元素分布情况进行了分析表征。为了确定烧结反应的控制性步骤，在最优烧结条件的基础上对烧结过程进行动力学分析，结果表明，锂辉石-氧化钙烧结体系属于球形颗粒三维界面化学反应控制，烧结过程的动力学拟合方程为\mathrm{1}-{(\mathrm{1}-x)}^{\mathrm{1}/\mathrm{3}}=\mathrm{0.00677}t。     

烧结余热回收竖式炉内气体流动和传热的数值模拟

运用数值模拟的方法,通过求解非线性联立的质量、动量、能量及组分守恒偏微分方程组,借助多物理场祸合软件Comsol和模拟软件FLUENT模拟出竖式炉内气体流动,换热特性以及料层阻力特性。模拟结果表明:冷却段高度是影响竖式炉内气固流动换热的因素之一,高度增加,烧结矿温度降低,冷却风的温度升高,空气出口携带火用值先增加后趋于平缓,气固比也影响着竖式炉内气体流动和换热,气固比增加,烧结矿的出口温度和循环空气的平均出口温度逐渐降低,热空气携带的火用值先增加后减小;竖式炉直径也是影响因素之一,但相比于冷却高度和气固比影响不是很大。由模拟的结果给出的冷却段高度为7 m,气固比1 400 m~3/t,竖式炉直径12 m时,竖式炉炉内的气固换热最强,与现场实际的结构参数和操作参数比较吻合。     

硅渣和玻璃粉直接烧结制备多孔材料的气孔结构与力学性能

以硅渣和玻璃粉为原料,采用粉体直接烧结法制备多孔材料,研究了烧结温度(700~900℃)、烧结时间(15~120min)和升温速率(10~100℃·min^-1)对多孔材料表观密度、气孔率、物相组成、抗压强度的影响。结果表明:气孔结构均匀性随烧结温度的升高而降低;表观密度随烧结温度的升高先减小后增大,随保温时间的延长而增大,随升温速率的增大而减小,气孔率的变化趋势与表观密度的相反;多孔材料的主要物相为玻璃相和硅、SiC、SiO2、Ca2Al2SiO7等结晶相,且结晶度随烧结温度的升高而降低;抗压强度随烧结温度的升高呈先增大后减小的趋势;当烧结温度为750℃,升温速率为30℃·min^-1,烧结时间为30 min时,多孔材料的主晶相为硅和Ca2Al2SiO7,抗压强度最大(1.60MPa),表观密度为0.43g·cm^-3,气孔率为80%。     

保温时间对Micro-FAST制备TC4非标圆螺母致密化和性能的影响

基于多物理场活化烧结微成形技术(Micro-FAST)对TC4钛合金球形粉末进行烧结,制备出内径2 mm、外径4 mm、厚度1.5 mm的非标微型圆螺母零件,并研究了保温时间对烧结试样的致密化程度和力学性能的影响。在烧结温度1000℃、升温速率30℃/s、外压力75 MPa的条件下,当保温时间为360 s时试样的相对密度和平均纳米硬度最高,分别达到98.3%和6.699 GPa。适当地延长保温时间可以大幅减少烧结试样表面残余孔洞的数量,降低孔隙率,使微观组织更加均匀,从而提高致密化程度和力学性能。