真空热还原制备mg和sr的研究

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1、真空热还原制备Mg和Sr的研究重庆大学硕士学位论文学生姓名：徐小科指导教师：彭晓东教授专业：材料学学科门类：工学重庆大学机械工程学院二OO八年四月StudyonPreparationofMgandSrUsingVacuumReductionAThesisSubmittedtoChongqingUniversityinPartialFulfillmentoftheRequirementfortheDegreeofMasterofEngineeringbyXUXiao-keSupervisor:Prof.PENGXiao-dongMajor:MaterialScienceColleg

2、eofMechanicalEngineeringofChongqingUniversityChongqing,ChinaApril2008重庆大学硕士学位论文中文摘要摘要镁合金是实际应用中最轻的金属结构材料，它具有比强度、比刚度高，阻尼性、切削加工性及导热性好，电磁屏蔽能力强及易回收等优点，被广泛应用于航空航天、军用品、交通工具、机械电子工业等领域，特别是在车辆产业和3C产品中发展尤为迅速。传统的制备Mg-Sr合金方法有对掺法和―熔-浸‖还原法。对掺法工艺成熟，但金属极易燃烧，且Sr非常活泼，高温下的蒸气压大，在对掺过程中容易因大量氧化和蒸发而损失，因此技术经济性较差；―熔-浸‖

3、还原法工艺简单，成本低，但锶的提取率较低，锶合金中的锶含量很低，不适于制取高锶含量的合金。同时，电解法作为一种先进的工艺方法已受到越来越多的关注。本文在皮江法炼镁和真空铝热炼锶的基础上提出了一种全新的制备Mg-Sr合金的设想——真空热还原制备Mg-Sr合金。但后两种工艺尚不成熟，还有待进一步研究。通过热力学分析，得到了Si热还原MgO、SrO各反应方程式反应吉布斯自由能与温度、压强之间的关系，从而得到在特定条件下的临界反应温度。热力学研究结果表明，真空中还原金属，可以大大降低反应温度，提高反应效率，同时还原出来的金属也不易被氧化。研究了金属蒸气冷凝的一般规律，计算了Mg、Sr在不

4、同温度下的饱和蒸气压，确定了Mg、Sr蒸气的冷凝条件：为了使金属冷凝下来，必须使结晶器内的金属蒸气分压P大于该金属在冷凝器温度下的饱和蒸气压P，即P＞P。实际饱和实际饱和通过实验研究对理论分析加以验证。对不同原料配比的试样，在一定的温度和压强下，进行真空热还原实验。通过X射线衍射仪(XRD)、原子吸收光谱仪(AAS)等对实验结果进行了分析，并计算了Mg和Sr的还原率。研究主要结论如下：①在压强小于1000Pa，温度高于1077℃时，MgO能被Si和CaO还原；②在压强小于1000Pa，温度高于927℃时，SrO能被Si还原；③在压强小于1000Pa，温度高于1077℃时，MgO、

5、SrO能被Si和CaO还原；④减小炉内压强、提高反应温度益于MgO、SrO的还原；⑤通过控制原料中MgO、SrO的含量可以控制产物中Mg、Sr的含量。关键词：真空热还原，热力学，Mg-Sr合金I重庆大学硕士学位论文英文摘要ABSTRACTMgalloysarethelighteststructuralmaterialswithmanyadvantagessuchashighspecificstrength,specificstiffness,dampingcapacity,machinability,heatconductinggoodmagneticscreenandeasie

6、rtorecycleetc.Mgalloysarewidelyusedinseveralindustrialfields,suchasaerospace,weapon,automotive,machineryelectronicsindustriesetc.TheapplicationofMgalloysinautomobileand3Cproductsdevelopsquickly.ThetraditionalpreparationmethodsofMg-Sralloysaremixturemethodandmelt-leaching-reductionprocess.Them

7、ixturemethodisusedwidely,butthemetalSriseasytobeoxidatedandevaporated,thelossofSrisserious,sothetechnologyeconomyoftheprocessisworse.Melt-leaching-reductionprocessissimpleandlowcost,buttheextractionrateislow,thecontentofSrinthealloysislow,sot