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真空碳热还原制备Mg-Sr合金的反应热力学

谢卫东 , 李兆楠 , 党春梅 , 彭晓东 , 沈珍珍

稀有金属 doi:10.3969/j.issn.0258-7076.2012.01.001

介绍了真空碳热还原制备Mg-Sr合金新思路,研究了其还原反应的反应式、吉布斯自由能及临界还原温度.结果表明,真空碳热还原MgO,SrO的混合物可以得到Mg-Sr合金；其他因素不变的情况下,还原反应吉布斯自由能随反应温度的提高而减小,随系统气压的降低而减小,随反应生成的Sr,Mg混合蒸气中Sr摩尔分数的减小而减小；反应温度的提高、系统气压的降低和Sr摩尔分数的减小均有利于还原反应的进行；当系统气压为10 Pa,Sr摩尔分数为0.1时,临界反应温度为1353 K;相同系统气压下,碳热还原制备Mg-Sr合金的临界反应温度低于真空碳热炼锶、炼镁的临界温度,反应更易于进行；常规真空硅热还原制备金属镁(皮江法)的反应温度1473 K,气压13.3 Pa下,无论反应生成的Sr,Mg混合蒸气中Mg,Sr相对比例如何,真空碳热还原制备Mg-Sr合金的反应均具备热力学可行性.

关键词: 碳热还原 , 热力学 , 真空 , 冶炼 , Mg-Sr合金

真空硅热还原制备Mg-Sr合金的研究

李兆楠 , 谢卫东 , 王艳光 , 党春梅 , 苏中华

兵器材料科学与工程 doi:33-1331/TJ.20111109.1547.001

分析真空硅热还原制备金属镁、金属锶及Mg-Sr的热力学条件.结果表明,真空硅热还原制备Mg-Sr合金反应的吉布斯自由能及热力学临界温度随系统气压的减小而降低,随Mg、Sr混合蒸气中Sr的摩尔分数的增大而降低.对应常规真空硅热还原制备金属镁(皮江法)的反应温度(1 473 K)、系统气压(13.3 Pa),无论Mg、Sr相对比例如何,真空硅热还原制备Mg-Sr合金的反应均具备热力学可行性.实验证明真空硅热还原制备Mg-Sr合金是可以实现的.

关键词: Mg-Sr合金 , 真空硅热还原 , 临界温度 , 临界气压

Sr对挤压态AZ31微观组织及力学性能的影响

谢卫东 , 党春梅 , 宁旭 , 李兆楠

兵器材料科学与工程 doi:33-1331/TJ.20111107.1130.001

制备不同Sr含量的挤压态AZ 31 -xSr(x=0,0.4％,0.8％,1.2％)合金试样,采用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、材料试验机等观察、测试合金的微观组织和力学性能.结果表明:未添加Sr的AZ31镁合金挤压变形后有相当部分的晶粒呈长条状分布而未发生动态再结晶,晶粒尺寸较大；添加少量的Sr可细化挤压态AZ31合金的组织.随着Sr含量的增加,室温和高温力学性能呈先升后降趋势,最高点在Sr的质量分数为0.8％；与无Sr的AZ31合金相比,室温和150℃时的抗拉强度提高约11.5％,15.7％,屈服强度提高约14.9％,40.2％.

关键词: 锶 , AZ31 , 镁合金 , 动态再结晶

以Si-Cu合金为还原剂的热还原制镁新方法及其热力学分析

谢卫东 , 党春梅 , 李兆楠 , 彭晓东 , 汪浩

稀有金属 doi:10.3969/j.issn.0258-7076.2012.02.008

结合Si-Fe相图,分析了硅铁热还原制镁(皮江法)反应过程中Si-Fe中形态,结果显示:初始含Si量75％的Si-Fe在1200℃基本处于固态,硅铁热还原制镁还原反应主要为固-固反应,反应过程中,物料间的热量及质量传输较困难,反应难于快速、彻底进行.介绍了采用Si-Cu合金还原剂实现固-液还原的Si-Cu热还原制镁新思路、新方法,结合Si-Cu相图,分析了Si-Cu热还原制镁中Si-Cu的形态,结果显示:Si-Cu热还原制镁时,初始含Si量低于35％的Si-Cu在1200℃几乎全过程保持液态,还原反应基本为固-液反应,反应较易快速、彻底进行.采用热力学分析方法,推演出了Si-Cu热还原制镁的主要反应式、吉布斯自由能估算式,临界反应温度估算式,分析了影响吉布斯自由能、临界反应温度及还原反应热力学可行性的因素,结果显示:Si-Cu热还原制镁反应的热力学临界温度随系统气压降低及Si-Cu中Si含量增加而减小；对应于常规真空硅热还原制镁(皮江法)温度( 1473 K)和系统气压(13.3 Pa),Si-Cu合金中的Si含量只需高于0.034％,Si-Cu热还原制镁即具备热力学可行性.

关键词: 镁冶炼 , 热力学 , 热还原 , 真空 , Si-Cu合金

35CrMo钢表面电火花沉积WC合金涂层的界面行为

于华 , 潘清华 , 李兆楠 , 林耀华 , 聂书才 , 杨豫川

材料热处理学报

以WC合金为电极,采用电火花沉积技术在35CrMo钢表面沉积WC合金强化涂层,考察了涂层的断面显微硬度,并通过金相显微镜、扫描电镜(SEM)、能谱(EDX)、X-射线衍射(XRD)等表征了强化涂层的微观结构.结果表明:涂层的表面显微硬度约为基体的2.5倍.涂层的耐磨性显著提高;涂层与基体的主要元素发生了相互扩散,所获涂层是由基体与WC合金电极发生反应的冶金结合层,涂层的主要成分是Fe7C3、Fe3W3C、Fe7C3、Fe7W6、Fe3W3C和Fe7W6.

关键词: 电火花沉积 , WC涂层 , 界面行为 , 机理

真空碳热还原氧化锶动力学研究

谢卫东 , 汪浩 , 胡发平 , 李兆楠 , 彭晓东

稀有金属 doi:10.3969/j.issn.0258-7076.2013.02.014

在真空条件下,采用等温法对碳热还原氧化锶的动力学进行了研究.研究结果表明:还原温度对碳热还原氧化锶的还原速度影响较大,温度越高,还原速度越大,在温度高于1573 K时,还原较快.根据Arrhenius方程计算出,在1473～1673 K范围内,当碳的气化反应为控制环节时,反应活化能为163.39 kJ·mol-1；界面化学反应为控制环节时,反应活化能为212.29kJ·mol-1;气相扩散为控制环节时的活化能为315.00 ～384.46 kJ·mol-1.扩散控制反应时活化能最大,真空条件下碳热还原氧化锶的还原速度由气相扩散控制.

关键词: 碳热还原 , 氧化锶 , 动力学 , 活化能

碳热炼锶的热力学研究及经济性和环保性分析

谢卫东 , 李兆楠 , 党春梅 , 彭晓东 , 魏群义 , 沈珍珍

材料导报

采用热力学方法计算并分析了真空碳热炼锶的反应自由能和临界还原温度,同时分析了碳热炼锶的经济性和环保性.结果表明,在标准状态下,碳热炼锶温度需高达2279K；真空工艺可显著降低反应临界温度,真空度为10Pa时,1462K以上碳热炼锶反应即可进行；碳热炼锶的还原剂成本仅为铝热法的1/34.1、硅热法的1/14.6,同时,碳热法的锶资源利用率更高、产生的渣量更少.

关键词: Sr , 真空 , 热力学 , 碳热还原

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