熔盐电脱氧法制备WNi合金的研究

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1、分类号：密级：学号：单位代码：10407硕士学位论文论文题目:熔盐电脱氧法制备W-Ni合金的研究研究方向冶金电化学专业名称有色金属冶金研究生姓名谢泉文导师姓名、职称廖春发教授2011年12月21日江西·赣州分类号：密级：学号：单位代码：10407硕士学位论文论文题目:熔盐电脱氧法制备W-Ni合金的研究研究方向冶金电化学专业名称有色金属冶金研究生姓名谢泉文导师姓名、职称廖春发教授2011年12月21日江西·赣州摘要W-Ni合金是一种具有高熔点、高强度、耐磨性好、热膨胀系数小、抗蚀性强、抗氧化性能好的合金。广泛的应用于尖端科学领域、国防工业和民用工业等领域中。如机械、

2、医疗器械、电子、航天和军事工业、汽车部件、日用五金等。它是一种耐高温的难熔合金，是目前重要的难熔材料之一。熔盐电脱氧法是近年来发展起来的一种绿色冶金新技术，属于绿色无污染的环保工艺。该工艺生产成本低，工艺流程短，合金的组分容易控制，可避免因活性金属的扩散较快而引起的合金偏析、偏聚。本文采用熔盐电脱氧法，在CaCl2-NaCl的熔盐中制备了W金属以及Ni金属。在这两个实验的基础上，以烧结的固态混合物WO3-Ni2O3圆状片为阴极，石墨碳棒为阳极，在一定的电压和温度下电解，将WO3-Ni2O3圆状片直接还原成钨镍合金。通过实验研究了成型压力、烧结温度、熔盐温度、电解时

3、间、阴极片厚度等相关因素对电脱氧的影响。利用Miniflex型X射线衍射分析仪测定阴极电解前后的物相组成，利用XL30W/TMP型扫描电子显微镜测试不同条件下阴极片的电解产物微观形貌，并通过EDAX型能谱仪测定阴极片电解产物相关元素的含量。研究发现随着压片成型压力的增加，阴极圆状片的整体硬度和体积的收缩程度都相应变大，阴极片孔隙尺寸相应变小，致密程度则逐渐增大。当成型压力较小时，颗粒间结合不够紧密，导电性较差，电脱氧效果不好，同时电极容易粉化，当成型压力过大时，片体内部非常致密，孔隙率相对低，熔盐向内渗透困难，电脱氧反应进行比较慢;压片成型压力越大电解脱氧的效果反

4、而越差。熔盐温度越高，氧离子的扩散迁移速度增大，电解速率加快，但温度过高时脱氧反应不稳定，电流波动也较大，也不利于反应的控制。然而，过高的熔盐温度会损耗更多的能量。不同电解电压下，阴极产物形貌有较大差异。当电压为2.8V时，颗粒大小不一，形状各异，电脱氧的效果不是很好，当电解电压为3.1V时的电解产物的孔隙及颗粒大小比较均匀，形貌比较规则，明显呈海绵针状。因此熔盐电脱氧应采用相对较高的电解电压。随着电解时间的逐渐增加，阴极圆状片中的残余氧含量逐渐减少，电解时间从3h到6h的残余氧的含量接近线性关系，电解6h时，残余氧含量为0.64%左右。当电解时间达到8h时，残余

5、氧含量为0.56%左右，从6h到8h，残余氧含量只有微量的变化。实验得到的最佳工艺条件是：固态混合粉末WO3-Ni2O3在15MPa压制成型，温度为900℃下烧结2h，在750℃的CaCl2-NaCl熔盐中，在3.1V电压下电解6h，I可以得到钨镍合金，残余氧含量为0.64%左右，电流效率为33.82％。关键词：三氧化二镍；三氧化钨；电脱氧法；W-Ni合金；熔盐IIAbstractW-Nialloyisakindofhighmeltingpoint，highstrength，goodwearresistance，lowthermalexpansioncoeffic

6、ient，strongcorrosionresistance，goodoxidationresistanceofalloy．Itiswidelyusedincutting-edgescientific，fieldsmilitaryindustryandcivilianindustryandotherfields．Suchasmachinery，medicalequipmentelectronics，aerospaceandmilitaryindustry，automobileparts，householdhardwareandsoon．Itisakindofhig

7、htemperatureresistantrefractoryalloy，iscurrentlyoneoftheimportantrefractorymaterial．Thenovelmethodofelectro-deoxidizationdevelopedinrecentyears，Itisakindofgreenmetallurgynewtechnology，belongtothegreenpollutionfreetechnologyprocessfortheproductionoflowcost，shorttechnologicalprocess.The

8、compo