【摘要】：鈦是一種性能優(yōu)越的結(jié)構(gòu)材料和功能材料,具有密度小、比強(qiáng)度高、耐腐蝕、耐高溫低溫和適用溫度范圍廣等特點(diǎn)。本論文對(duì)以鋁粉為還原劑,以氟鈦酸鈉和氟化鈉為原料制備金屬鈦的熱力學(xué)進(jìn)行了分析、對(duì)真空鋁熱及熔鹽電解進(jìn)行研究,同時(shí)對(duì)電解過(guò)程進(jìn)行了電化學(xué)分析,得出研究結(jié)果如下:對(duì)以鋁粉為還原劑的真空熱還原氟鈦酸鈉進(jìn)行熱力學(xué)分析得出,氟鈦酸鈉較容易被鋁粉還原劑還原生成鈦,測(cè)定鋁熱還原反應(yīng)的實(shí)際反應(yīng)發(fā)生溫度在570℃左右。在真空鋁熱還原過(guò)程中,隨著溫度的升高、保溫時(shí)間的延長(zhǎng)、還原劑加入量的增多,氟鈦酸鈉的還原程度得到提升,還原后獲得的金屬鈦的鋁含量下降,副產(chǎn)物含鈦冰晶石的鈦含量上升。通過(guò)實(shí)驗(yàn)表明,在還原溫度為1000℃、保溫時(shí)間1.5h、還原劑過(guò)量系數(shù)為4%、反應(yīng)升溫時(shí)間為45min的條件下,可以得到較純的金屬鈦。還原副產(chǎn)物中的主要物相為Na3AlF6,另外還含有少量Na3TiF6、Na5Al3F14及Ti等物相。在以副產(chǎn)物含鈦冰晶石為添加劑熔鹽電解制取鋁鈦合金的過(guò)程中,隨著電解時(shí)間的延長(zhǎng),電解所得鋁欽合金的鈦含量會(huì)逐漸升高,鈦的回收率也得到提高,而含鈦冰晶石在電解質(zhì)中的加入量及槽電壓對(duì)電解過(guò)程的影響效果不大。通過(guò)實(shí)驗(yàn)表明,電解時(shí)間為3.5h,添加劑加入量為10%,槽電壓為3.0V,可以得到鋁鈦合金。以熱還原副產(chǎn)物含鈦冰晶石為添加劑熔鹽電解制取的鋁欽合金中的鈦主要以TiAl3相呈枝晶狀結(jié)構(gòu)分布在合金基體中,合金中的枝晶狀結(jié)構(gòu)隨鈦含量的升高結(jié)構(gòu)由短、細(xì)變得粗、長(zhǎng),且排列變得密集。熔鹽電解過(guò)程的電化學(xué)分析表明,電解過(guò)程中有鋁、鈉、鈦等金屬的還原析出,其中鈦存在兩種不同的價(jià)態(tài),由+2和+3價(jià)態(tài)直接還原為金屬鈦,其電解電位分別為0.1V和 0.4V。本論文的結(jié)果表明,以氟鈦酸鈉和氟化鈉為原料真空鋁熱還原制取金屬鈦是完全可行的,還原反應(yīng)產(chǎn)生的金屬鈦含鋁量在1%左右,產(chǎn)生的副產(chǎn)物含鈦冰晶石通過(guò)熔鹽電解后可使其中的鈦含量降低至0.008%以下,同時(shí)制得鋁鈦合金。應(yīng)用該方法生產(chǎn)金屬鈦及鋁鈦合金,生產(chǎn)過(guò)程中不產(chǎn)生廢氣廢渣,可實(shí)現(xiàn)鈦資源的高效利用,實(shí)驗(yàn)最終可以獲得金屬鈦、鋁鈦合金及冰晶石等三種產(chǎn)品,具有很好的應(yīng)用前景。
【學(xué)位授予單位】：東北大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TF823
【圖文】：

金為還原劑（其中鋅為載體），采用還原－蒸餾（酸洗）工藝制取金屬鈦，采用該工藝在試驗(yàn)逡逑室條件下制備得到含Ｔｉ量達(dá)９７．０１％的海綿鈦［１９］。逡逑其具體的工藝流程圖如圖１．２所示。逡逑鋅＋鋁逡逑Ｉ邐＞邋９５０￣９９（ＴＣ、０．１３３ｐａ逡逑７００？８０（ＴＣ合金化＿邐恒溫反應(yīng)３￣４ｈ逡逑邐Ｔ邐邋，邐邋工逡逑%肌巍逯票傅膩五澹掊五義希福擔(dān)ǎ裕煤鬮路從Γ�？３＋邋Ｋ２ＴｉＦ６逦ＬY釗矗喊徨義暇邋義襄危潁劍劍劍

本文編號(hào)：2756835