十水草酸镧的热分解及其动力学分析

用热重-差热(TG-DTA)技术,在不同升温速率条件下,研究了十水草酸镧在空气气氛下的热分解过程.分别采用Ozawa-Flynm-Wall法、Kissinger法、Crane法和同步热分析法确定其热分解动力学参数.TG-DTA曲线表明:十水草酸镧分解为四个阶段,前两个阶段为脱水过程,后两个阶段为La_2(C_2O_4)_3的分解过程.实验计算得出四步反应表观活化能E分别为83.92、76.04、136.26、162.61 k J·mol-1左右;指前因子A分别为4.92×10~(10)、6.1×10~7、2.1×10~9、8.46×10~6s-1左右;反应级数n均为1左右,并用Coats-Redfem积分法得出第三步分解机理受F1控制.     

KCl对锆英砂分解机制函数及动力学参数的影响

采用KCl作为添加剂,根据差示扫描量热仪(DSC)测得的DSC曲线,对非等温动力学微分方程采用Achar-Brindley-Sharp-Wendworth法拟合实验数据,逻辑选择确定KCl-Na OH混合碱熔分解锆英砂的最可几微分机制函数及动力学参数,并对碱熔分解过程进行动力学分析。研究结果表明:KCl-Na OH混合碱熔分解锆英砂在分解深度为0.01~0.09范围内时,最可几微分机制函数为f(a)=(1-a)2,表观活化能和指前因子分别为199.7 k J·mol-1和1×1010.39s-1。当分解深度为0.29~0.60时,最可几微分机制函数转变为f(a)=3/2[(1-a)-1/3-1]-1,表观活化能和指前因子转变为139.25 k J·mol-1和1×108.52s-1。KCl的加入改变了碱熔分解反应的表观活化能和指前因子,使得碱熔分解反应表观活化能降低,碱熔体系的反应速率增大。KCl-Na OH混合碱熔分解锆英砂反应在609~665℃时,为化学反应控速。随着碱熔分解反应的继续进行,当反应温度为730~811℃时,锆英砂表面不断被产物层包裹,反应机制转变为三维扩散,球形对称,扩散控制过程。     

定向凝固合金DZ466在涂 NaCl/Na2 SO4盐条件下热腐蚀行为

采用涂Na Cl/Na2SO4盐方法研究了DZ466合金在850℃和950℃条件下热腐蚀行为.结果表明:合金的腐蚀层包括三个区域,最外层为(Ni,Co)O氧化物层,次外层为尖晶石结构氧化层(Ni,Co)Cr2O4,内层为内腐蚀层,850℃时该层为Ni3S2,而950℃时除Ni3S2外,在靠近次外层还形成内氧化Al2O3;在850℃和950℃时合金的热腐蚀机制相同,氧化膜连续性的破坏,是合金遭受热腐蚀的主要原因;热腐蚀增重曲线均符合抛物线规律,其速率常数分别为3.1×10-11g2·cm-4·s-1和1.5×10-9g2·cm-4·s-1,热腐蚀激活能分别为179.2 k J·mol-1和138.3 k J·mol-1.     

离子液体中置换法制备镁/铜双金属粉的动力学研究

研究了氯代1-丁基-3-甲基咪唑(BMIC)离子液体中镁置换铜制备镁/铜双金属粉的动力学行为,探讨了搅拌速率、反应温度、铜离子浓度和镁粉颗粒大小等参数对反应速率常数的影响。动力学数据结果表明,在离子液体中镁置换铜的反应符合一级反应速率方程。反应速率常数随着搅拌速率增加、反应温度升高、铜离子浓度降低和镁粉粒径减小而增大。搅拌可使反应速率常数增大1倍左右;Cu(II)离子浓度较小时,反应速率常数随Cu(II)离子浓度的增加而迅速减小,当Cu(II)离子浓度增大到0.25 mol·L-1时,速率常数的减小趋势逐渐变缓;镁粉粒径范围从50~74μm增加到74~100μm,置换反应的速率常数从0.334 h-1减小到0.255 h-1;反应速率常数与反应温度的关系符合阿伦尼乌斯方程,求得置换反应表观活化能为13.6 k J·mol-1,说明置换过程受扩散控制。此外,Evans图研究也表明,置换反应受Cu(II)离子向电极表面扩散过程控制。这一结果与动力学数据的实验结果完全一致。     

GH3230高温合金热变形行为及本构模型研究

采用高温拉伸试验研究了GH3230合金在温度1144~1273 K、应变速率1×10-3~1×10-1s-1条件下的热变形行为。计算了变形激活能,并采用Zener-Hollomon参数法构建合金的高温变形的本构关系。结果表明:温度和应变速率对GH3230合金的高温力学性能有显著影响,流变应力随变形温度的升高而降低,随着应变速率的增加而升高。GH3230合金的高温流变行为可用Zener-Hollomon参数的双曲正弦函数来描述,热变形材料常数为:A=5.179×1016s-1,a=0.0088,n=3.9893,并计算出合金的平均变形激活能Q=455.203 k J·mol-1,且变形激活能更容易受到应变速率的影响。扫描电镜(SEM)断口分析表明GH3230合金在高温下(1144~1273 K)应变率范围为1×10-3~1×10-1s-1时的拉伸断裂都是由损伤引起的韧性断裂,且温度对断口形貌影响不大,但应变速率增大会使韧窝尺寸和深浅变小。     

钴基合金DZ40M的高温氧化激活能

DZ40M合金是一种定向凝固钴基高温合金.本文测定了该合金在900和1000℃两个温度下的空气氧化增重动力学数据,通过线性处理得到了其不同温度下的氧化速率常数.根据氧化速率常数的Arrhenius关系,即可得出该合金在高温环境中的氧化激活能,其值约为563858 J·mol-1.还在此基础上进一步获得了关于该合金的抛物线氧化速率常数的具体表征.     

关于锰球氮化的动力学模型及生产工艺探索

建立了锰球氮化的动力学模型,采用管式炉热重法对单个锰球进行了氮化,试验结果和模型能很好的吻合;此外还利用井式炉对氮化锰球的生产进行了初步探索,对井式炉氮化过程中炉料的温度进行了测量。结果表明,锰球氮化模型在实际生产中的应用关键在于氮气在锰球内部的扩散系数、局部化学反应速率常数、锰球半径等参数的确定;在井式炉生产过程中,由于锰和氮气之间的反应为剧烈的放热反应,反应放出的热量积聚,引起温度升高,可能产生烧结现象。     

金属锰粉氮化过程动力学研究

为研究金属锰粉的渗氮机理,采用热重分析法分别研究了等温和非等温条件下的氮气中,不同粒度的金属锰粉的氮化反应动力学。研究表明:金属锰粉发生氮化反应的起始温度和氮化锰的分解温度分别为470℃和1 016℃。同一粒度下,随着温度升高,表观速率常数增大,但饱和氮含量反而下降,出现吐氮现象;同一温度下,锰粉粒度越小,氮化速率越快,达到平衡的时间越短。金属锰粉粒度从40目降到100目,氮化反应的表观活化能从189.2 kJ/mol降低到115.2 kJ/mol。不同温度下和不同粒度金属锰粉的氮化过程中界面化学反应是整个过程的控制步骤。     

C-HRA-5含Nb奥氏体耐热钢中氮的溶解行为研究

摘要：为实现C-HRA-5含Nb奥氏体耐热钢冶炼过程气相氮合金化精确控制,进行了0.033~0.1MPa氮气压力和1793~1853K下的气相渗氮实验,建立了含Nb耐热钢的氮溶解度模型和气相渗氮动力学模型。结果表明：通过考虑Cr、Ni与Nb对氮活度相互作用系数,含Nb奥氏体耐热钢的氮溶解度模型计算结果和实测值吻合良好,氮溶解度随冶炼温度升高而减小,随氮气压力增大而增大且符合Sieverts定律。气相 钢液间的渗氮动力学过程主要受界面化学反应速率控制,氮溶解反应速率常数随温度升高而增大,氮气压力则对其无明显影响,C-HRA-5钢的氮溶解反应速率常数可表示为lgk=2.1-7889/Tcm/(%·s)。     

312树脂吸附钒的行为研究

研究312树脂吸附钒的过程,结粜表明:pH值与钒在溶液中的赋存状态有关,且pH值对312树脂吸附钒的影响很大,在pH=2.0时吸附效果最好.吸附交换速率主要受液膜扩散控制,表观吸附速率常数k298=2.07×10-5s-1.吸附过程遵循Freundlich方程;吸附热力学参数△H=9.26 kJ·mol-1,△S=53.59 J·mol-1·K-1,△G298=-6.71 kJ·-1ml-1,表观吸附活化能Ea=62.5 kJ·mol-1,可用4%NaOH溶液解吸.     

烧结矿应用于化学链燃烧的反应特性

本文通过热重实验研究了烧结矿作为载氧体的H₂还原反应特性,将其与通过溶解法制备的Fe₂O₃/Al₂O₃载氧体进行了氧化还原反应性比较,在500~1250℃范围内研究了温度对于烧结矿还原反应过程的影响,在950℃下进行了30次循环反应实验,采用四种模型进行了反应动力学分析.结果表明,烧结矿的H₂还原转化率大于80%,可以完全再氧化,并具有良好的循环反应性能.在500~950℃范围内,随温度升高还原反应速率及最终转化率都显著增加;而当温度高于1100℃时,在反应后期还原反应速率和最终转化率有下降的趋势.在500~950℃范围内,对烧结矿的还原过程第一反应阶段(Fe₂O₃-Fe₃O₄/FeO,还原转化率< 25%)可采用二阶反应模型(M2)拟合,得到表观活化能为E=36.018 kJ·mol-1,指前因子为A₀=1.053×10-2 s -1;第二反应阶段(Fe₃O₄/FeO-Fe,还原转化率> 25%)采用收缩核模型(M4)拟合,得到的表观活化能为E=51.176 kJ·mol-1,指前因子为A₀=1.066×10-2 s -1.      

硅粉直接氮化反应热力学分析及动力学机理研究

用TG-DSC热重同步热实验分析的方法,研究不同升温速率下,硅粉氮化机理及化学反应动力学.发现温度在1 000~1 300 ℃时:差示扫描量热曲线各出现一个吸热、一个放热峰,说明氮化机理已发生改变.在1 000~1 100 ℃温度范围内,氮化硅转化率显著增加,即温度是影响其转化率的主要因素.实验表明:氮化反应的限制性环节由反应开始阶段的界面化学反应控制和之后的界面化学反应与内扩散混合控制组成;通过动力学计算得到表观活化能E=404.5 kJ/mol,频率因子A=9.57×1015 m/s,反应级数n=0.95,最终得到反应的速率方程的数学表达式.      

Preparation of Sm_2Fe_(17)Alloys in Ca-Sm_2O_3-Fe System

Sm2Fe17alloyisanimportantprecursorforthe preparationofSm2Fe17Nxmagnet.Sincethenitrogen containedSm2Fe17(Sm2Fe17Nx)alloy,asapermanent magnetmaterial,possessesahigherCurietempera ture,largeranisotropyfield,betterresistancetooxi dationandthermalstability,and…     

生物医用Ti-6Al-7Nb合金高温变形行为研究

为了研究用于外科植入生物材料Ti-6Al-7Nb合金的热变形行为,利用Gleeble 2000热模拟实验机对Ti-6Al-7Nb合金在750～900℃温度范围和0.001～10.000 s-1应变速率范围内进行等温热压缩实验,试验在氩气保护下进行,采用金相显微镜和透射电镜观察热变形后的组织;通过计算变形激活能分析Ti-6Al-7Nb合金在热压缩过程中的变形机制。结果表明:流变应力在经历加工硬化阶段后均表现出流变软化现象,在较低应变速率ε=0.001～0.100 s-1时,材料的软化主要受α相动态再结晶影响;而在较高应变速率ε=1～10 s-1时,材料基本不发生再结晶,其软化是由于钛合金在变形过程中的绝热效应造成的。通过Arrhenius方程计算出合金在750,800,850和900℃下的变形激活能分别为209.25,196.01,194.01和130.40 kJ.mol-1;在750～850℃下的激活能接近于α-Ti的自扩散激活能(200 kJ.mol-1),表明在750～850℃的变形由α-Ti自扩散参与的动态再结晶控制;在900℃下激活能略低于β-Ti的自扩散激活能(160 kJ.mol-1),说明在900℃下的变形机制由β相的动态回复控制。综合考虑变形行为与组织细化因素,温度在750～850℃,变形速率在0.01～0.10 s-1范围为良性热加工区域。     

微波加热与常规加热硅锰粉固相脱硅动力学比较

采用微波加热和常规加热对硅锰粉和巴西粉锰的脱硅反应进行了动力学行为研究,以巴西粉锰为脱硅剂,与硅锰粉中的硅发生氧化还原反应.微波加热和常规加热分别加热到不同温度并保温一定时间,测定产物中硅含量并计算固相脱硅反应的表观活化能.实验表明:单一和混合料均可在微波场中快速升温.随着温度的升高和保温时间的延长,两种加热方式脱硅率均随之提高,在相同实验条件下,微波加热的脱硅率和反应速率均高于常规加热,微波加热可以提高固相脱硅率;微波加热固相脱硅反应的限制性环节为扩散环节,其表观活化能为102.93 kJ·mol-1,常规加热脱硅反应的表观活化能为180 kJ·mol-1,说明微波加热能改善固相脱硅的动力学条件,提高固相脱硅反应速率,降低脱硅反应的活化能.      

旋转床CO还原澳大利亚PB粉特性及动力学研究

采用自主研制的小型旋转床反应器,结合化学分析和X射线衍射分析等技术对CO还原澳大利亚PB粉进行了直接还原实验研究。结果表明:CO流量为200 mL/min,矿粉粒径范围为0.044~0.089 mm,还原时间为60 min,还原温度为1 000℃时,还原产物还原度和金属化率达到最大值,分别为92.70%和86.28%;在700~1 000℃内基于收缩未反应核模型对澳大利亚PB粉还原反应进行动力学分析,得出反应前期(t30 min)还原过程由气体内扩散和界面化学反应混合控制;反应后期(t30 min)还原反应的限制性环节为气体内扩散,指前因子A为0.006 72 s~(-1),表观活化能E为10.043 kJ/mol。     

铸轧AZ31镁合金的高温拉伸性能

研究了铸轧AZ31镁合金的高温拉伸性能和变形机制.在300~450℃条件下,分别以恒定拉伸速率10-3 s-1和10-2 s-1进行拉伸至失效试验,在真实应变率为2×10-4~2×10-2 s-1的范围内进行变应变率拉伸试验.当拉伸速率为10-2s-1时,试样在400℃和450℃的延伸率均超过100%;当拉伸速率为10-3 s-1时,试样在400℃和450℃的延伸率均超过200%,该条件下的应力指数n≈3,蠕变激活能Q=148.77 kJ·mol-1,变形机制为溶质牵制位错蠕变和晶界滑移的协调机制.通过光学金相显微镜和扫描电子显微镜观察显示试样断口处存在由于发生动态再结晶和晶粒长大而形成的粗大晶粒,断裂形式为空洞长大并连接导致的韧性断裂.      

氢气还原褐铁矿实验研究与动力学分析

本文旨在研究不同温度下氢气对褐铁矿还原度和还原速率的影响,并以此为基础分析动力学相关问题.通过热重分析深入了解褐铁矿失水状况.使用粒度为8~12 mm褐铁矿焙烧后,分别在750~950℃五个不同温度下使用4 L·min-1 H₂进行还原,并分析还原率和还原速率随时间的变化关系.研究发现:随着反应进行,试样还原率逐渐增大,五条还原率曲线在t>28 min后与还原温度排序一致.通过动力学研究计算得反应表观活化能E=15.323 kJ·mol-1,从而确定扩散为还原反应的限制环节.      

红土镍矿非自由水脱除热分析动力学

在升温速率分别为10、15、20和25℃·min-1的条件下,利用差示扫描量热仪对红土镍矿非自由水脱除过程进行了测试.针对测试数据,分别采用Flynn-Wall-Ozawa(FWO)法、胡荣祖-高红旭-张海(Hu GZ)法、Boswell法、Starink法、Friedman-Reich-Levi(Friedman)法等不同的转化率法计算其活化能,利用Malek法计算指前因子(A)以及确定机理函数,最后利用所得的动力学公式推导出等温下反应进度与时间的关系并对不同温度下的能耗进行分析比较.红土镍矿非自由水脱除过程的平均活化能为181.50 k J·mol-1;指前因子ln A为21.95 min-1;机理函数符合Z-L-T方程,即脱除过程为三维扩散控制机制;干燥温度越高所需的平均功率越小.      

铁基粉末流动温压工艺中热脱脂动力学分析

采用流动温压工艺,以铁基粉末为原料、石蜡基聚合物为黏结剂成功制备出十字坯试样;在不同热脱脂速率下脱除聚合物黏结剂,利用热重分析（thermogravimetric analysis,TGA）法研究黏结剂在N₂气氛下的热脱脂行为,采用微分法计算脱脂过程动力学相关参数,改进脱脂工艺;借助优化后的脱脂工艺对压坯进行脱脂,并在1300℃烧结获得烧结坯,对烧结坯的烧结收缩率、密度分布、微观组织进行研究。结果表明:聚合物黏结剂的脱除共有2个阶段,激活能为31.3~72.7 kJ·mol-1,指前因子为0.96×106~1.14×1010 min-1;脱脂第1阶段的激活能整体上均低于第2阶段的激活能,说明脱脂第1阶段中的低分子组元更易脱除,保证脱脂质量的关键因素是控制第1阶段的升温速率。