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Fe-3%Si电工钢铸坯高温氧化特性及机理研究

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Fe-3%Si电工钢铸坯高温氧化特性及机理研究

作者：毕子墨河北科技大学

学位级别：硕士

电工钢是一种含碳量极低的硅铁合金,又称硅钢,是一种不可或缺的软磁材料,主要用于电力、电子通讯和军事工业。硅钢生产过程中经历数次高温阶段,不可避免地生成氧化铁皮。硅钢表面的氧化对产品表面质量有着重要影响,导致氧化铁皮的压入... 详细信息

电工钢是一种含碳量极低的硅铁合金,又称硅钢,是一种不可或缺的软磁材料,主要用于电力、电子通讯和军事工业。硅钢生产过程中经历数次高温阶段,不可避免地生成氧化铁皮。硅钢表面的氧化对产品表面质量有着重要影响,导致氧化铁皮的压入、表面起皮、瓦垅状缺陷和麻点等表面质量问题,最终影响成材率和产品性能。因此有必要对硅钢氧化铁皮的形成及演变过程进行系统研究,建立基础理论支撑。本课题旨在研究Fe-3%Si电工钢铸坯在预热处理阶段的高温氧化特性,结合XRD、FESEM、XPS等测试技术考察预加热温度、氧化反应时间和水氧气氛等因素对硅钢氧化铁皮的物相组成转变及微观结构演变规律的影响关系,揭示氧化铁皮的生成机理。该论文的研究成果将为硅钢的氧化行为提供理论依据和数据支撑,针对氧化层微观结构和物相组成的研究将丰富高温氧化行为的基础科学理论。本论文的主要研究内容及结果如下:(1)基于工业生产的预加热工艺制度,反应时间200 min和空气环境条件下,研究预加热温度1000℃～1240℃对Fe-3%Si电工钢铸坯的微观结构和物相组成的影响。结果表明,1000℃～1080℃时,氧化铁皮主要由FeO构成;1120℃时,除FeO之外,出现了由Si O以及Fe O+FeSi O的共聚物构成的内氧层;1160℃～1240℃时,氧化层呈现三层结构,最外层仍是FeO,中间层是纯铁相包裹着氧化质点,氧化质点由Fe O+FeSi O的共聚物或Si O构成,内氧层是Si O接缝层。Si对氧化铁皮的影响随温度升高而变的显著,1140℃以下时固态的FeSi O阻碍离子扩散从而起保护基体组织作用,1140℃以上时熔化的FeSi O传质能力增强,加剧氧化层生长。(2)预加热温度1120℃和空气环境条件下,研究反应时间160～360 min对Fe-3%Si电工钢铸坯的微观结构和物相组成的影响。结果表明,氧化层内的物相组成不受氧化反应时间影响,Si O和Fe O+FeSi O共聚物通过阻碍Fe离子的扩散抑制氧化反应,内氧层没有明显增厚,但随着氧化反应时间的变长,内氧层对基体的侵蚀越严重,内氧层中Si O的含量越来越多。(3)预加热温度1120℃和反应时间200 min条件下,研究惰性气氛、水气氛、干燥空气和水氧气氛对Fe-3%Si电工钢铸坯的微观结构和物相组成的影响规律,HO先于O与Fe、Si反应形成Fe O和Si O,进而发育成Si O接缝层和Fe包裹Si O构成的氧化质点层;O使Fe氧化更充分,最外层氧化物相组成为FeO和FeO;HO和O同时参与氧化反应会发挥协同效应,强化了各个氧化层厚度和结构,Fe O+FeSi O的共聚物明显增加。

关键词： Fe-3%Si电工钢氧化特性物相组成微观结构氧化气氛

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镁碳砖在氧化气氛中的脱碳动力学研究

钢铁 1989年第3期24卷 45-50页

作者：韦远刘玉成董履仁邓国昌北京科技大学鞍山钢铁公司

本文作者采用热重分析技术(TGA)研究了STB复吹转炉工艺底枪保护砖——镁碳砖在氧化性气氛中的脱碳动力学,并建立了脱碳动力学模型。实验结果表明,在高温下镁碳砖的脱碳反应控制环节是脱碳层内的气相传质,因而,脱碳速率取决于脱碳层内的... 详细信息

本文作者采用热重分析技术(TGA)研究了STB复吹转炉工艺底枪保护砖——镁碳砖在氧化性气氛中的脱碳动力学,并建立了脱碳动力学模型。实验结果表明,在高温下镁碳砖的脱碳反应控制环节是脱碳层内的气相传质,因而,脱碳速率取决于脱碳层内的透气性。金属添加剂的氧化能降低脱碳层的透气性。在实验温度范围内(1100～1400℃),氧的脱碳速率约为二氧化碳的2.5～3.0倍。

关键词：镁碳砖脱碳动力学氧化气氛

氧化气氛对CaCu_3Ti_4O_(12)陶瓷显微结构及介电性能的影响

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无机材料学报 2015年第12期30卷 1303-1309页

作者：赵学童任路路廖瑞金李建英王飞鹏重庆大学输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室重庆400044 西安交通大学电力设备电气绝缘国家重点实验室西安710049

采用固相法合成了CaCu3Ti4O12陶瓷,研究了氧化气氛热处理对其显微结构和介电性能的影响。结果表明,氧化气氛热处理后,CaCu3Ti4O12陶瓷的介电常数略微下降,介电损耗角正切值得到有效抑制,降至0.03～0.04。在183～273 K温度范围内,CaCu3Ti... 详细信息

采用固相法合成了CaCu3Ti4O12陶瓷,研究了氧化气氛热处理对其显微结构和介电性能的影响。结果表明,氧化气氛热处理后,CaCu3Ti4O12陶瓷的介电常数略微下降,介电损耗角正切值得到有效抑制,降至0.03～0.04。在183～273 K温度范围内,CaCu3Ti4O12陶瓷总的介电损耗可以分解成低频电导损耗和高频的两个弛豫损耗峰,氧化气氛热处理后低频电导损耗的贡献下降较为明显。对CaCu3Ti4O12陶瓷的晶粒、晶界进行阻抗分析,发现在393 K时晶界电阻值从1.8×10^4Ω增大到8.6×10^4Ω。伏安特性（J-E）结果表明氧化气氛热处理使CaCu3Ti4O12陶瓷的击穿场强和非线性系数分别从226 V/mm、3.52上升到397 V/mm、4.51,晶界势垒高度从0.56 e V增大到0.63 e V。

关键词： CaCu3Ti4O12陶瓷氧化气氛介电性能

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Fe-Cr-Co系生料黑釉的研制

中国陶瓷 2024年第2期60卷 69-75,101页

作者：陈冬丽攀枝花学院攀枝花617000 钒钛资源综合利用四川省重点实验室攀枝花617000

利用本地高岭土和含铁质的红泥,添加少量氧化铁、氧化铬、碳酸钴等过渡金属化合物,在高温氧化气氛下进行Fe-Cr-Co系黑釉试制,结果表明:红泥20%,高岭土14%,石英16%,钾长石27%,方解石5.8%,滑石6.5%,Fe_(2)O_(3) 5.7%,Cr_(2)O_(3) 2.3%,CoC... 详细信息

利用本地高岭土和含铁质的红泥,添加少量氧化铁、氧化铬、碳酸钴等过渡金属化合物,在高温氧化气氛下进行Fe-Cr-Co系黑釉试制,结果表明:红泥20%,高岭土14%,石英16%,钾长石27%,方解石5.8%,滑石6.5%,Fe_(2)O_(3) 5.7%,Cr_(2)O_(3) 2.3%,CoCO_(3) 2.62%,此时黑釉的色度和光泽度最好,白度最低为1.7%,光泽度可达15.7%。所制备的黑釉中绝大部分硅酸盐矿物都转化成了玻璃相组织,釉层形成过程中未见明显析晶,黑色的呈现主要是Fe^(3+)、Cr^(3+)和Co^(2+)三种离子在可见光下光学效果的叠加所致。

关键词：黑釉氧化气氛光泽度白度

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氧化气氛对含硅耐候钢氧化铁皮形成的影响

钢铁钒钛 2021年第5期42卷 180-185页

作者：梅鹏鲍思前龚黎卢维娜曹树卫孙广辉万国喜武汉科技大学钢铁冶金及资源利用省部共建教育部重点实验室湖北武汉430081 安钢集团第二炼轧厂河南安阳455006

模拟现场生产过程中温度较高时贫氧和空气条件下对氧化铁皮生成的影响,利用管式加热炉对试验钢种在含氧量3%和21%气氛中1 150℃和1 200℃加热时氧化铁皮的形成进行研究,采用SEM和EPMA对氧化铁皮的断面形貌进行观察和分析。结果表明:高于... 详细信息

模拟现场生产过程中温度较高时贫氧和空气条件下对氧化铁皮生成的影响,利用管式加热炉对试验钢种在含氧量3%和21%气氛中1 150℃和1 200℃加热时氧化铁皮的形成进行研究,采用SEM和EPMA对氧化铁皮的断面形貌进行观察和分析。结果表明:高于1 150℃时不同氧化气氛条件下氧化增重曲线更符合线性规律,氧化气氛中含氧量增加,氧化增重和氧化速率都明显增加。试验钢种氧化铁皮结构与传统氧化铁皮结构相比,在氧化铁皮和基体之间出现了Fe_(2)SiO_(4)层,在含氧量3%,温度1 150℃条件下Fe_(2)SiO_(4)未发生液相转变,其他条件下Fe_(2)SiO_(4)都发生了液相转变,温度升高和氧化气氛中含氧量增加都会使液态Fe_(2)SiO_(4)渗透度增加。现场结合试验结果对高温(高于1 150℃)条件下加热炉中的残氧量进行合理控制,得到的成品样中未发现明显的红色氧化铁皮缺陷。

关键词：耐候钢氧化气氛红色氧化铁皮 Fe_(2)SiO_(4)

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硅在氧/三氯乙烯气氛中的热氧化

微电子学 1980年第1期 42-51页

作者： B.R.辛 P.巴尔克倪佩然西德阿亨工业大学

本文给出了硅在氧/三氯乙烯（TCE）混和物（0～1％）中,在900、1000和1100℃下热氧化的研究结果。通过对只产生Cl2作为反应化合物的O2/CCl4系统的测量,补充了在气相中产生Cl2、H2O和HCl的O2/三氯乙烯系统的测量数据。在1100℃下,当Cl2... 详细信息

本文给出了硅在氧/三氯乙烯（TCE）混和物（0～1％）中,在900、1000和1100℃下热氧化的研究结果。通过对只产生Cl2作为反应化合物的O2/CCl4系统的测量,补充了在气相中产生Cl2、H2O和HCl的O2/三氯乙烯系统的测量数据。在1100℃下,当Cl2浓度相同时,TCE和CCl4这二种添加物给出相同的氧化速率,在较低的温度下,O2/TCE系统给出较大的氧化速率。我们试图用线性-抛物线氧化速率方程式,描述这种氧化速率。所得到的有效速率常数与添加物浓度的依赖关系是相当复杂的,从而指出这种反应过程的复杂特点。本文对解释这些数据的机理的某些方面进行了讨论。

关键词：氧化速率 CCI 氧化时间厚度 HCI 氧化气氛控制气氛抛物线速率常数 TCE 氯代烃三氯乙烯热氧化

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中温快烧仿玉石青釉的试制

佛山陶瓷 2016年第5期26卷 13-17页

作者：吴艳芳叶晓平梅红玲张敏华丽水学院丽水323700 浙江天丰陶瓷有限公司龙泉323700 佛山市迈瑞思科技有限公司佛山528100

本文以CuO为着色剂,通过正交实验法优化超白基础釉及色釉配方,利用干粉布料成型及施釉工艺,在1200℃氧化气氛下烧成,得到呈色自然、质感脂腻、釉面平整且具有较好艺术效果的的仿玉石釉样品。

关键词：中温快烧仿玉石釉氧化气氛干粉布料

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氧化铝陶瓷微波金属化设计及机理研究

氧化铝陶瓷微波金属化设计及机理研究

作者：敬畏天津大学

学位级别：硕士

针对氧化铝陶瓷金属化,以微波加热、界面局部升温、和埋碳粉保护等工艺为技术特征,采用Cu粉与Mo-Mn金属化两种体系,借助XRD, SEM以及EDX测试等分析手段,研究了加热工艺、金属化浆料、保护措施对微波金属化性能的影响规律。在Cu粉... 详细信息

针对氧化铝陶瓷金属化,以微波加热、界面局部升温、和埋碳粉保护等工艺为技术特征,采用Cu粉与Mo-Mn金属化两种体系,借助XRD, SEM以及EDX测试等分析手段,研究了加热工艺、金属化浆料、保护措施对微波金属化性能的影响规律。在Cu粉金属化体系中,金属粉末（Cu粉）、碳粉（C）与碳化物（SiC）互相搭配,制得不同金属化料浆。研究结果表明:含有10 wt%碳粉的配方在改进工艺下取得实验条件下最佳的金属化效果;碳化物（SiC）的加入可以增强了金属层和基片之间的机械嵌合力,但也会引入气孔缺陷。在活化Mo-Mn法体系中,含有60 wt%,75wt%Mo粉的配方,在埋碳粉保护、氧化气氛中加热条件下取得较好的金属化效果。对反应粘接机理从理论上进行了论述:发现Cu粉体系微波金属化过程中,主要以扩散浸润为结合机理,过多的C粉会影响浸润性。而活化Mo-Mn体系微波金属化过程中,以玻璃相和熔融金属的迁移为主。

关键词：微波金属化氧化铝氧化气氛

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超高温氧化锆隧道窑

工业炉 2014年第3期36卷 6-7+10页

作者：顾静王寿增张晋中国钢研新冶高科技集团有限公司

介绍了超高温氧化锆隧道窑,该隧道窑采用自主研发的氧化锆发热元件,在氧化气氛下炉膛长期使用温度为1 950℃,最高工作温度可达2 000℃。该设备的研制成功填补了该项领域的世界空白。

关键词：氧化锆发热元件隧道窑超高温氧化气氛