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)域被廣泛應用。Mg-Li合金的傳統(tǒng)制備工藝為對摻法，然而鎂鋰活潑的化學性質(zhì)及較大的密度差往往會導致嚴重的燒損和偏析。20世紀30年代，真空冶金技術(shù)開始在工業(yè)上應用。真空冶金技術(shù)不僅能加速冶金作業(yè)過程和簡化生產(chǎn)流程，而且有利于提高產(chǎn)品質(zhì)量和保護環(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吉布斯自由能，從而有效降低其臨界反應溫度。硅鐵同步還原MgO和Li2O制備Mg-Li合金的適宜熱力學條件為：真空度≤102Pa，還原溫度≥1423K。還原溫度為1423K、1473K、1523K、1573K時，鎂蒸汽的露點分別為1018K、1062K、1106K、1151K，鋰蒸汽的露點分別為1341K、1401K、1462K、1524K；若冷凝分數(shù)要達到0.95，同步冷凝鎂鋰的溫度分別為T<850K、

3、T<878K、T<905K、T<935K；若冷凝分數(shù)要達到0.99，同步冷凝鎂鋰的溫度分別為T<785K、T<808K、T<831K、T<853K。
　　Li2CO3分解熱力學研究表明，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℃時較優(yōu)保溫時間為60min，900℃時較優(yōu)保溫時間為40min。
　　在還原溫度1150℃、真空度10~20Pa、保溫時間120min

4、、冷凝溫度168~210℃的實驗條件下，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；殘渣中反應渣相主要是Ca2SiO4。還原