硅熱法制備Mg-Li合金的基礎(chǔ)研究.pdf

1、Mg-Li合金是目前最輕的金屬結(jié)構(gòu)材料，在航空航天和軍用裝備領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用。Mg-Li合金的傳統(tǒng)制備工藝為對(duì)摻法，然而鎂鋰活潑的化學(xué)性質(zhì)及較大的密度差往往會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的燒損和偏析。20世紀(jì)30年代，真空冶金技術(shù)開(kāi)始在工業(yè)上應(yīng)用。真空冶金技術(shù)不僅能加速冶金作業(yè)過(guò)程和簡(jiǎn)化生產(chǎn)流程，而且有利于提高產(chǎn)品質(zhì)量和保護(hù)環(huán)境。本課題基于成熟的皮江法工藝和以往硅熱法煉鋰的研究，探索真空硅熱法制備Mg-Li合金。
　　熱力學(xué)分析結(jié)果表明，真空工藝可以顯

2、著降低硅熱法煉鎂與硅熱法煉鋰的反應(yīng)吉布斯自由能，從而有效降低其臨界反應(yīng)溫度。硅鐵同步還原MgO和Li2O制備Mg-Li合金的適宜熱力學(xué)條件為：真空度≤102Pa，還原溫度≥1423K。還原溫度為1423K、1473K、1523K、1573K時(shí)，鎂蒸汽的露點(diǎn)分別為1018K、1062K、1106K、1151K，鋰蒸汽的露點(diǎn)分別為1341K、1401K、1462K、1524K；若冷凝分?jǐn)?shù)要達(dá)到0.95，同步冷凝鎂鋰的溫度分別為T(mén)<850K、

3、T<878K、T<905K、T<935K；若冷凝分?jǐn)?shù)要達(dá)到0.99，同步冷凝鎂鋰的溫度分別為T(mén)<785K、T<808K、T<831K、T<853K。
　　Li2CO3分解熱力學(xué)研究表明，真空工藝有助于Li2CO3的熱分解。真空條件下升高溫度和添加CaO都可有效提高Li2CO3的分解率；850℃時(shí)較優(yōu)保溫時(shí)間為60min，900℃時(shí)較優(yōu)保溫時(shí)間為40min。
　　在還原溫度1150℃、真空度10~20Pa、保溫時(shí)間120min

4、、冷凝溫度168~210℃的實(shí)驗(yàn)條件下，以煅燒白云石、工業(yè)Li2CO3、75＃硅鐵、氧化鈣和螢石為原料制得塊狀Mg-Li合金。SEM分析表明，結(jié)晶Mg-Li的冷凝截面微觀上相繼呈片狀、短棒狀和絮狀。AAS與XRF檢測(cè)表明，結(jié)晶Mg-Li的鎂、鋰含量分別為70.610wt％和3.482wt%。XRD圖譜表明，結(jié)晶Mg-Li的主要物相為Mg，另含有部分的MgO、Mg(OH)2、Li2CO3和 LiF；殘?jiān)蟹磻?yīng)渣相主要是Ca2SiO4。還原