熔盐电解法制备钛及钛铝合金

发布时间：2022-02-18 20:28

　　随着航空航天领域的蓬勃发展,对于金属钛及钛合金的需求量也越来越大,极大的促进了我国钛产业的发展。为改变目前金属钛及其合金生产成本高、生产工艺不连续的缺点。众多研究者试图用熔盐电解方法来生产金属钛及其合金,但到目前为止,还没有适合工业生产的工艺研究工作报道。本文对“熔盐电解方法制取金属钛粉末”的相关电化学理论、在实验室开展了系统的电解工艺研究,同时在熔盐中以钛离子、铝离子共沉积和金属铝作为液态阴极,电解钛离子直接合金化两种方法制备钛铝合金。深入研究了钛铝合金制备工艺和钛铝合金相及其组分的控制等方面的机理。本文采用Mo电极,在750℃C,通过循环伏安法、计时电位法、方波伏安法和开路计时电位法研究了 Ti（ⅣV）、Ti（Ⅲ）、Ti（Ⅱ）离子在NaCl-KCl熔盐体系中的电化学行为。以K2TiF6作为钛源的NaCl-KCl熔盐体系中,Ti（ⅣV）分三步还原,同时也探讨了 Ti（Ⅳ）在NaCl-KCl-NaF熔盐体系的还原过程,这种情况下Ti（Ⅳ）分两步还原,我们发现添加NaF不利于Ti（Ⅱ）的稳定存在,而在NaCl-KCl-（3.45 wt.%）TiC;3熔盐体系中,Ti（Ⅲ）分两步还原,并且... 

【文章来源】：哈尔滨工程大学黑龙江省211工程院校

【文章页数】：134 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 引言
    1.2 熔盐电解方法
        1.2.1 熔盐电解方法的特点
        1.2.2 熔盐电解法的分类
        1.2.3 熔盐电解方法制取合金
    1.3 金属钛性质、制备方法及研究进展
        1.3.1 金属钛的性质
        1.3.2 金属钛的主要用途
        1.3.3 我国的钛资源
        1.3.4 海绵钛工业提取方法
        1.3.5 熔盐电解方法提取钛
        1.3.6 钛粉制备方法
        1.3.7 钛在熔盐中的电化学行为
    1.4 钛铝合金
        1.4.1 钛铝合金的性质
        1.4.2 钛铝合金的应用
        1.4.3 钛铝合金的研究历程
        1.4.4 钛铝合金制备工艺流程
        1.4.5 熔盐电解制备钛铝合金的研究意义
    1.5 本文的研究意义及主要研究内容
        1.5.1 研究意义
        1.5.2 主要研究内容
第2章 实验部分
    2.1 试剂与仪器
    2.2 熔盐电解质
        2.2.1 电解质的选择
        2.2.2 NaCl-KCl混合熔盐的制备
        2.2.3 制备钛的低价氯化物
    2.3 参比电极
    2.4 熔盐电解
    2.5 物理检测手段
        2.5.1 X射线衍射(XRD)
        2.5.2 矿物分析仪(MLA)
        2.5.3 扫描电子显微镜(SEM)
        2.5.4 电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP)
        2.5.5 粉末体的特性表征
    2.6 电化学检测
        2.6.1 循环伏安法
        2.6.2 方波伏安法
        2.6.3 计时电位法
        2.6.4 开路计时电位法
    2.7 本章小结
第3章 Ti(Ⅳ)、Ti(Ⅲ)和Ti(Ⅱ)钛离子在NaCl-KCl熔盐中的电化学行为
    3.1 引言
    3.2 Ti(Ⅳ)在熔盐中的电化学行为
        3.2.1 氯化物熔盐中Ti(Ⅳ)的电化学行为
        3.2.2 在氟化盐熔盐中Ti(Ⅳ)的电化学行为
    3.3 Ti(Ⅲ)在熔盐中的电化学行为
        3.3.1 循环伏安
        3.3.2 方波伏安
        3.3.3 计时电位
    3.4 Ti(Ⅱ)在熔盐中的电化学行为
        3.4.1 熔盐中Ti(Ⅱ)循环伏安扫描
        3.4.2 熔盐中Ti(Ⅱ)方波伏安扫描
    3.5 本章小结
第4章 熔盐电解法制备金属钛的电结晶过程研究
    4.1 引言
    4.2 熔盐电解法制备金属钛及物性表征
        4.2.1 熔盐电解法制备金属钦实验
        4.2.2 熔盐电解产物的物性表征
    4.3 Ti(Ⅱ)离子在钼(Mo)电极上的电结晶过程
        4.3.1 计时电流法判断形核过程
        4.3.2 Ti(Ⅱ)浓度对金属钛电结晶的影响
        4.3.3 电流密度对金属钛电结晶的影响
        4.3.4 电解时间、温度对金属钛电结晶的影响
    4.4 Ti(Ⅲ)离子在含氟熔盐中金属钼(Mo)电极上的电结晶过程
    4.5 电结晶过程中氧元素杂质的研究
        4.5.1 电解过程中金属钛的增氧过程及机理
        4.5.2 钛氧化物溶度积的测定
        4.5.3 氧元素在金属钦粉中的赋存形式
    4.6 本章小结
第5章 共沉积法熔盐电解制备钦铝合金
    5.1 引言
    5.2 Ti_2O_3与AlCl_3共沉积方法熔盐电解制备Ti-Al合金
        5.2.1 钛氧化物的氯化过程研究
        5.2.2 Ti_2O_3与AlCl_3共沉积制备Ti-Al合金电化学行为研究
        5.2.3 Ti_2O_3与AlCl_3共沉积方法熔盐电解制备Ti-Al合金的物性分析
    5.3 TiCl_3与AlCl_3共沉积方法熔盐电解制备Ti-Al合金研究
        5.3.1 TiCl_3与AlCl_3共沉积制备Ti-Al合金的电化学研究
        5.3.2 TiCl_3与AlCl_3共沉积制备Ti-Al合金物性分析
    5.4 本章小结
第6章 氯化钛在液态铝阴极合金化过程的研究
    6.1 引言
    6.2 TiCl_3在液态铝(Al)阴极上合金化过程的电化学研究
        6.2.1 循环伏安法
        6.2.2 方波伏安法
        6.2.3 开路计时电位法
    6.3 TiCl_3在液态铝(Al)阴极上合金化制备Ti-Al合金的物性表征
        6.3.1 XRD分析
        6.3.2 SEM显微结构分析
    6.4 TiCl_3在液态铝(Al)阴极上合金化进程研究
    6.5 本章小结
结论
参考文献
攻读博士学位期间发表的论文和取得的科研成果
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]钛铝金属间化合物的进展与挑战[J]. 杨锐.  金属学报. 2015(02)
[2]钛制取工艺研究进展[J]. 王震,李坚,华一新,张志,张远,柯平超.  稀有金属. 2014(05)
[3]MgCl2在LiCl-KCl熔盐中的电化学特性（英文）[J]. 唐浩,颜永得,张密林,薛云,张志俭,杜卫超,何辉.  物理化学学报. 2013(08)
[4]我国熔盐电解法制备稀土金属及其合金工艺技术进展[J]. 庞思明,颜世宏,李宗安,陈德宏,徐立海,赵斌.  稀有金属. 2011(03)
[5]钛铝合金制备技术现状及新进展[J]. 李兴华,杨绍利.  材料导报. 2011(07)
[6]钛合金表面Ti-Al合金扩散层的摩擦性能研究[J]. 陈飞,周海,李伟,周正,潘俊德.  摩擦学学报. 2007(03)
[7]中国的钛资源分布及特点[J]. 吴贤,张健.  钛工业进展. 2006(06)
[8]矿产资源综合利用现状与发展的研究[J]. 宋守志,钟勇,邢军.  金属矿山. 2006(11)
[9]熔盐电解制备难熔金属的现状与展望[J]. 刘建民,鲁雄刚,李谦,陈朝轶,程红伟,吕小旸,周国治.  稀有金属快报. 2006(09)
[10]钛与航空[J]. 邓炬.  钛工业进展. 2004(02)



本文编号：3631500