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基于分子动力学的金属钛纳米切削过程研究（英文）

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稀有金属材料与工程 2016年第4期45卷 897-900页

作者：朱瑛张银成齐顺河向智沈阳航空航天大学辽宁沈阳110136

采用基于分子动力学的仿真方法建立了金属钛纳米切削分子动力学模型,选择了有代表性的切削条件,通过仿真得到瞬间原子位置图像并对切削过程中材料去除现象、加工表面形成过程、系统势能和工件温度等的变化进行了分析。发现在金属钛的纳... 详细信息

采用基于分子动力学的仿真方法建立了金属钛纳米切削分子动力学模型,选择了有代表性的切削条件,通过仿真得到瞬间原子位置图像并对切削过程中材料去除现象、加工表面形成过程、系统势能和工件温度等的变化进行了分析。发现在金属钛的纳米切削过程中切屑和加工表面是由于晶格能的释放和位错的不断延伸扩展形成的。已加工表面原子的弹性恢复和晶格重构能够减缓总势能和温度不断增加的趋势,并使其伴随有微小波动。

关键词：金属钛纳米切削分子动力学切削参数

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SOM法电解过细高钛渣制备金属钛

稀有金属材料与工程 2019年第5期48卷 1671-1676页

作者：申园园陈朝轶李军旗兰苑培贵州大学贵州贵阳550025 贵州省冶金工程与过程节能重点实验室贵州贵阳550025

为回收利用TiCl4生产过程中产生的过细高钛渣,在CaCl2熔盐中以预烧成形的过细高钛渣为阴极,采用固体透氧膜法(SOM法)直接电解制备金属钛,并研究了在1100℃、3.5 V电压下,高钛渣阴极的电脱氧历程和杂质的去除行为。结果表明:随着电解时... 详细信息

为回收利用TiCl4生产过程中产生的过细高钛渣,在CaCl2熔盐中以预烧成形的过细高钛渣为阴极,采用固体透氧膜法(SOM法)直接电解制备金属钛,并研究了在1100℃、3.5 V电压下,高钛渣阴极的电脱氧历程和杂质的去除行为。结果表明:随着电解时间延长,阴极片逐渐收缩,孔隙率下降,颗粒尺寸增大,且电解6 h得到金属钛表明SOM法具自有较高的电流效率。过细高钛渣电脱氧历程为:TiO2→CaTiO3→Ca(Ti2O4)→TiO→Ti,而Al、Mn、Fe、Si等杂质通过电解得到相应单质且大部分进入CaCl2熔盐,少量残留经稀盐酸洗涤被去除。

关键词：固体透氧膜过细高钛渣金属钛电脱氧历程杂质行为

金属钛表面Na_2B_4O_7-Al熔盐渗硼

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粉末冶金材料科学与工程 2012年第1期17卷 50-54页

作者：黄有国任孟德赵欣李庆余王红强广西师范大学化学化工学院桂林541004

分别以熔融Na2B4O7和Na2B4O7+Al为渗硼剂,在钛金属表面渗硼,以期获得含TiB2和TiB双层结构的硼化层。通过X射线衍射(XRD)分析涂层表面的物相结构。结果表明,单独以Na2B4O7作为渗硼剂时基体表面没有生成硼化物,主要生成Na2Ti4O8。在Na2B4O... 详细信息

分别以熔融Na2B4O7和Na2B4O7+Al为渗硼剂,在钛金属表面渗硼,以期获得含TiB2和TiB双层结构的硼化层。通过X射线衍射(XRD)分析涂层表面的物相结构。结果表明,单独以Na2B4O7作为渗硼剂时基体表面没有生成硼化物,主要生成Na2Ti4O8。在Na2B4O7中添加10%Al(质量分数)后,钛表面有明显的TiB2和TiB生成。温度升高有利于TiB2的生成,但会抑制TiB的生成。热力学分析表明,与单独用Na2B4O7做渗硼剂相比,以Na2B4O7+Al为渗硼剂时生成活性B原子的反应趋势较大,因而活性B原子的浓度较高。动力学分析表明,低温时由于B原子在TiB相中的扩散速度大于其在TiB2相和Ti相中的扩散速度,因而有TiB和TiB2生成。高温时由于B原子在Ti相中的扩散速度大于其在TiB相中的扩散速度,因而主要生成TiB2。

关键词： Al Na2B4O7 熔盐渗硼金属钛

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熔盐电脱氧含钛废渣制备金属钛

中南大学学报（自然科学版） 2021年第4期52卷 1076-1082页

作者：盖家萱陈朝轶李军旗王林珠申园园贵州大学材料与冶金学院贵州贵阳550025 贵州省冶金工程与过程节能重点实验室贵州贵阳550025

在CaCl^(2)熔盐电解质中,以含钛废渣为阴极,碳棒为阳极,采用熔盐电脱氧法制备金属钛。结合循环伏安法与SEM-EDS、XRD等分析手段,考查电解时间、槽电压对电脱氧效果的影响,并分析杂质行为。研究结果表明:延长电解时间,产物氧含量明显降低... 详细信息

在CaCl^(2)熔盐电解质中,以含钛废渣为阴极,碳棒为阳极,采用熔盐电脱氧法制备金属钛。结合循环伏安法与SEM-EDS、XRD等分析手段,考查电解时间、槽电压对电脱氧效果的影响,并分析杂质行为。研究结果表明:延长电解时间,产物氧含量明显降低;电解初期,脱氧反应较为剧烈,电流急剧下降;电解3.5 h时开始析出金属Ti,6 h后产物颗粒粒度明显增大;电解12 h时,金属Ti质量分数达到94.23%,产物为金属Ti和微量TiO;当槽电压低于2.0 V时,电流较小,电脱氧效果不明显,产物主要为CaTiO_(3)和钛的低价氧化物;当槽电压升至2.8 V时,电流明显增加,电解4 h时开始析出金属Ti,电解15 h时,产物呈海绵形态,Ti质量分数达到97.79%,O质量分数降至0.71%,残留微量的Fe,Al和Si等杂质;电脱氧历程为:CaTiO_(3)→Ti_(2)O_(3)→TiO→Ti,部分杂质进入熔盐和生成氯化物挥发。

关键词：含钛废渣电脱氧法脱氧历程金属钛杂质

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超快激光辐照诱导金属钛的变化

红外与激光工程 2015年第7期44卷 2002-2007页

作者：杨成娟田延岭崔良玉张大卫天津大学机械工程学院天津300072 天津大学机制设计理论与装备设计教育部重点实验室天津300072

为实现对超快激光诱导金属钛改变趋势的定性控制及材料改变范围的定量控制,开展了飞秒和皮秒脉冲激光分别与金属钛烧蚀的对比实验研究。随后使用激光扫描共聚焦显微镜、X射线光电子能谱和透射电子显微镜分别就激光脉冲时间宽度变化对被... 详细信息

为实现对超快激光诱导金属钛改变趋势的定性控制及材料改变范围的定量控制,开展了飞秒和皮秒脉冲激光分别与金属钛烧蚀的对比实验研究。随后使用激光扫描共聚焦显微镜、X射线光电子能谱和透射电子显微镜分别就激光脉冲时间宽度变化对被烧蚀金属钛的表面形貌与烧蚀深度、化学成分、微结构状态的影响规律进行了分析。研究发现:随着激光脉冲时间宽度从飞秒增加到皮秒量级,被烧蚀金属钛的表面形貌质量逐渐变差,最终烧蚀产物的化学成分愈加复杂,微结构状态的无定形化程度也随之增加。最终认为伴随激光脉冲时间宽度增加,金属钛中热累积效应的增强而造成被烧蚀材料内部更为严重的热与机械损伤是导致上述实验现象产生的主要原因。

关键词：超快激光金属钛表面形貌化学成分微结构状态

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热化学还原法制备金属钛的技术研究进展

过程工程学报 2019年第3期19卷 456-464页

作者：朱小芳李庆张盈房志刚郑诗礼孙沛夏阳中国科学院过程工程研究所绿色过程与工程重点实验室北京100190 中国科学院大学化学工程学院北京100049 犹他大学冶金工程系美国犹他州84112

金属钛及其合金性能优异,是重要的功能与结构材料。元素钛虽储量丰富,但极易与其它金属及氧氮氢碳等间隙元素反应,特别是与氧化学结合力强,使金属钛的提取非常困难。目前金属钛的主流生产方法是Kroll法,虽经多年优化且已高度成熟,但生... 详细信息

金属钛及其合金性能优异,是重要的功能与结构材料。元素钛虽储量丰富,但极易与其它金属及氧氮氢碳等间隙元素反应,特别是与氧化学结合力强,使金属钛的提取非常困难。目前金属钛的主流生产方法是Kroll法,虽经多年优化且已高度成熟,但生产成本及能耗较高。为降低金属钛的生产成本,提出了诸多热化学与电化学新方法。本工作综述了近十余种不同热化学还原法,包括以TiCl4为前驱体的Kroll法、Hunter法、ADMA法、TiRO法、气相还原法、CSIR-Ti法、ITP-Armstrong法及ARC法和以TiO2为前驱体的预成型还原法(PRP)、熔盐辅助的液钙还原法、导电体介入还原法(EMR)、镁热还原-金属钙脱氧两步法及氢气协同镁热还原(HAMR)法,还有以钛酸盐为原料的氟钛酸盐热还原法。常用的还原剂主要是活泼金属单质及其合金,包括钙、镁、铝、钠。论述了这些方法的技术特点及研究现状。这些工艺大都处于实验室或中试研究阶段,其工业化潜力也不尽相同,最终在产品质量和经济成本上能否比Kroll法更具优越性尚需验证。

关键词：金属钛四氯化钛二氧化钛氟钛酸盐热化学还原

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金属钛与熔盐的相互作用探讨

稀有金属 1989年第6期13卷 460-464页

作者：黎锡强中国科学院上海冶金研究所

以钛坩埚为容器,在740～860℃下,研究了钛在各种熔盐中的溶解行为,与其它碱金属氯化物相比,钛在 LiCl 熔盐中有较高的溶解浓度,而钛在钾的卤化物熔盐中的溶解浓度随熔盐阴离子半径减小而增加。此外,还检测了两种组分熔盐中的溶解量。

关键词：金属钛钛熔盐溶解浓度

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电化学还原法制备金属钛的反应历程研究

稀有金属 2010年第4期34卷 618-623页

作者：王碧侠兰新哲赵西成张静西安建筑科技大学陕西省冶金工程技术研究中心陕西西安710055

用电化学还原法从固体TiO2中提取金属钛是一种流程较短,成本较低的新工艺。通过改变电解时间,用SEM,EDS,XRD等方法分析电解产物的结构及组成变化来研究电化学还原法制备金属钛的反应历程及反应机制。XRD分析结果表明TiO2电化学还原过程... 详细信息

用电化学还原法从固体TiO2中提取金属钛是一种流程较短,成本较低的新工艺。通过改变电解时间,用SEM,EDS,XRD等方法分析电解产物的结构及组成变化来研究电化学还原法制备金属钛的反应历程及反应机制。XRD分析结果表明TiO2电化学还原过程是由高价氧化物向低价氧化物逐步进行的。在电解12 h的情况下,还原产物的变化情况如下:TiO2——Ti10O19+Ti4O7+CaTiO3(Magnéli相)——Ti3O5+Ti2O3+CaTiO3——TiO+CaTiO3——Ti+TiO——Ti。对阴极产物断面的SEM分析结果表明,随着电解时间的延长,电解产物的内层由致密变得疏松,并出现相互连通的多孔结构;颗粒不断长大,其外形趋于光滑;内外层结构逐渐均匀。电解12 h后,得到金属钛,氧含量是0.28%。反应过程中出现的CaTiO3是由熔盐中饱和的CaO与电极表面未还原的钛的氧化物反应形成的;在TiO2的电化学还原过程中,氧的离子化机制和钙热还原机制是同时存在的。

关键词：金属钛二氧化钛电化学还原反应历程

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真空铝热还原法制备金属钛及钛合金的研究

真空科学与技术学报 2015年第11期35卷 1320-1324页

作者：赵坤王耀武彭建平狄跃忠冯乃祥东北大学材料与冶金学院沈阳110819

通过热力学计算得出,Na_2TiF_6被Al还原的化学反应自由能,并通过电位差计法测量真空铝热还原氟钛酸钠和氟化钠的混合物过程的反应临界温度。结果表明该过程在600℃即可发生。真空还原产物经X射线衍射、扫描电镜及X射线荧光谱分析后可知... 详细信息

通过热力学计算得出,Na_2TiF_6被Al还原的化学反应自由能,并通过电位差计法测量真空铝热还原氟钛酸钠和氟化钠的混合物过程的反应临界温度。结果表明该过程在600℃即可发生。真空还原产物经X射线衍射、扫描电镜及X射线荧光谱分析后可知,改变实验原料中Al粉添加量,直接影响还原产物成分及形貌,且副产物为铝电解工业重要原料——Na_3AlF_6。真空条件下,还原产物金属钛及钛合金可与另一产物——Na_3AlF_6达到彻底分离。

关键词：真空铝热还原金属钛钛合金钠冰晶石