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2 2 有色金属 冶炼部分 2 0 0 8 年6 期 C V T 法提纯钛的热力学分析 袁继维’，扬善志2 一T i p u r e 1 2 一 i l t 妙 i 其反应平衡常数k ；- - - p 毗／畦 T i I t g 小粥 s 一2 T i l g 2 其反应平衡常数墨；一≯毛如／势嚣屯 蔽摇热力学数嚣孓一露，莓以计算蹬爱瘟1 稳 2 蕊蠹蠢络△G 。专瀑度t 之褥黪关系； △G I 。一～4 1 5 ．3 6 0 ．3 9 1 T ～1 1 ．0 4 6 1 0 “ T l n T 5 ．6 9 1 0 5 铲 1 ．0 6 1 1 0 2 T 一1 △G 2 。一1 7 0 ．4 3 一O ．3 8 4 T 嚣．5 3 t o q T I n T 十 S 。t 4 2 i 0 一’≯～0 。l i 5 1 0 2 T ”l 蠢燕力学公式辩I g K ，一一△G 4 ／2 ．3 0 3 R T 3 农卤化威应源暇，我们希望掇应方程式 1 鞍 2 向右进行，尽可能多地形成T i L 和T i l z 。谯沉 积区，我织舔整攀健避翅魂尽西缝多地溉积出霉i ， 爱应逡寇迸抒。实验透过对温度约潺整寒控裁秘改 变谈爵遂反应麓秀建。复瘟嚣麓条襻选取稻控蘸 得极为重要。平衡常数K 值应接近于1 秘，． 誊实验诗簿是 4 0 0 ～20 0 0K 阉豹l g K ，德。 以l g 聪对1 ／T 作图 图1 。椴搬式 3 求出图l 申 嚣缓鞠交麴稳成瀑囊T 5 5 0K 。胃容农嚣温度下 反应诲系孛懿各亿擎反应述蓟警鬻。各物震簿努蕊 为一定值，敬变就瀑菠熹，菠应警赞就会浚努蔽。 4 0 期 。簦’ 譬 墨 l n ‘I - 1 0 } 。。．．．．。．．。。。t ，．．．．．．．．．．j 。。．．．．- ．，．。．j ．．．- ，．．o t 1 ．5l l 。S2 由妻5 1 ／r xl { 艇’‘ 闰1 埯K ，～l ／下曲线 F 酶lT h e ￡u r wo f l g ＆～1 ／T 钛的卤他魇成是放熟反应；离解反应掰是吸热 爱瘟。苁嚣1 审嚣疆器塞铰酌落纯复应 1 稻 2 在鎏巾发生交滋。戴对I g K ，- - - - 8 。瑟l 瓣虚线上帮 i g K P ≥8 ，此黼域的 K 肆，麟以反应 1 赢器魇 痘生残夫爨T i I ；，餐笈反疲 2 瞧囊右获症生成鬟雾 酶T i 黾，蕊黻虚线上方应为缀健蠢纯度应源嚣；葳 之，在虚线下部，反应 2 建庄发生离鳃反应。褰验 发现在T l6 0 0K 后l g K p 的变化很小。所以虚 线下方痉势爨健滋羧嚣。必了擦籍曩耘毒较太鹃 迁移速度，妊缀镲撩T i b 其骞较蹇约蒸气基，实验 酶最德卤纯度应繇嚣控裁滠鏖蘧鬣是5 5 0 ～8 0 0K ； 最佳沉积隧溉度控静J 范围是15 0 0 ～l8 0 0K 。 3 ．2 骶毛蒸气莲对铰沉簌蘧攀懿影璃 ，控制实验最镶卤化反应源媛和沉积区温度，研 究镶瓣蠹纯物蒸气嚣对锾菇羧遴攀翦影凌。 实验发蠛；当T i l ；煞蒸气疆德偏离该范霾较递 嚣季，鲻会严鬣影璃套羼钛豹沉积邃度。分析可翔菠 应开始时，炉内T i I 。的量很少，在卤化旋应源躐反 应 赣蠢左垒残黔避 行。赛验缡祭涟翡基瘟裙期，麓蓍T i I 。垂翁增攘 沉积区镀的沉积速度隧T i I ‘蒸气压值的升高耐增 大；当T i I ；燕增大，蒸气鼷越过～定值嚣重，沉积暇链 的沉积速度戚丽降低。这是出于T i k } 率制反成 2 宾左燕戎瓤鹣方巍进行掰致T 逸蒸气压鼍钛沉 积速率酶美系弱予鼙2 。麸瑟2 霉戆；当炉蠹鬏k 蒸气愿在1 33 3 2 。2 4 ～1 99 9 8 。3 6P a 时，金羼钛躺沉 积速度最大。 圈2T i l 。蒸汽压对钛沉积速度妁影响 F i g ．2I n f l u e n c e so fT i I , p r e s s u r eo n 蕈id e p 璐i t i n gr a t e 3 。3T i I 蒸筏篷对铰滚穰速黎豹影璃 I 下转第毒8 粥 万方数据 4 6 有色金属 冶炼部分 2 0 0 8 年6 期 细化效果变的越来越差。有关A 1 一T i C 中合金细化 的机制和不同形状的T i A I a 晶体在其中所起的作用 还有待作进一步的研究。 4结论 1 采用铝熔体热爆法可合成出相同成分 由 A 1 、T i A I 。和T i C 组成 不同微观组织形貌的A 卜T i - C 中间合金晶粒细化剂。当中间合金中T i A I 。呈块 状且均匀分布，T i C 均匀分布且较多时，细化效果最 好； 2 随着重熔保温时间的延长，T i A I 。会发生聚 集、长大，而T i C 颗粒有聚集倾向，但保温过程中， T i A l 3 和T i C 相表现出较强的稳定性，并没有生成 其他杂相如A 1 。C ，等。重熔后的A 1 一T i - C 中间合金 仍具有一定的晶粒细化能力。 参考文献 [ 1 ] 高泽生．A 卜T i 七晶粒细化用中间合金的最新进展[ J ] ． 轻合金加工技术。1 9 9 8 ，2 6 1 0 ；5 一1 1 ． [ z ] L IJ i a n - g u o ，H U A N GM i n ．M AM o ，e ta 1 ．P e r f o r m a n c ec o m p a r i s o no fA I T i Ca n dA 1 T i Bn m s t e ra l l o y si n g r a i nr e f i n e m e n to fc o m m e r c i a la n dh i g hp u r i t ya l u m i m u m [ J ] 。T r a n s a c t i o n so fN o n f e r m u sM e t a l sS o c i e t yo f C h i n a ，2 0 0 6 ，1 6 2 4 2 2 5 3 ． [ 3 ] V a nP ，W i g g e nS ，B e l g r a v e rJ ．F r o mA 1 一T i - Bt o 址T i - Cd e v e l o p m e n t si na l u m i n u mg r a i nr e f i n e r s [ J ] ．A l u m l i l u m ，1 9 9 9 。7 5 1 1 9 8 9 9 9 4 ． [ 4 ] 柳延辉，刘相法。李廷斌．等．A b T F C 中间合金对M g - A I 合金的晶粒细化作用口] ．中国有色金属学报，2 0 0 3 ，1 3 3 6 2 3 - - 6 2 5 ． [ 5 ] 刘贤斌．A F T F C 细化荆制备工艺优化及其结构宏观动 力学的初步研究[ D ] ．’兰州兰州理工大学，2 0 0 7 ． [ 叼许春香，张金山．A 1 T i C 中间含金组织遗传性的研究 [ J ] 。材料科学与工艺，2 0 0 1 ，9 2 1 6 6 - - 1 6 8 ． [ 7 ] 严有为，刘生发，范晓明，等．自蔓延高温合成A I T i C 晶 粒细化剂及其晶粒细化效果口] ．中国有色金属学报， 2 0 0 2 ，1 2 5 o9 7 7 ．9 8 1 ．6 4 上接第2 3 页 由图3 可知反应开始时，炉内T i I 的量很少， 沉积区钛的沉积速度较低，随着T i I 。量增加。沉积 区T i 沉积速度呈直线增大。当T i l 蒸气压在 2 66 6 4 ．4 7 ～6 66 6 1 ．1 8P a 时，反应的控制性环节主 要由系统中的气流扩散控制。 ￡ 毫 星 魁 驾 簧 ； 图3T i h 蒸汽压对钛沉积速度的影响 F i g ．3 I n f l u e n c e so fT i hp r e s s u r e o nT id e p o s i t i n gr a t e 4 结论 1 对C V T 法制备高纯钛的反应，最佳碘化源 区温度5 5 0 ～8 0 0K ，沉积区温度15 0 0 ～18 0 0K 。 2 反应体系中T i I ．的蒸气压对钛沉积速率有 两重性；当T i l 2 蒸汽压为6 66 6 1 ．1 8P a 时，钛沉积 速度最大。 参考文献 [ L ] 吴全兴．高纯钛的制取[ J ] ．加工技术，1 9 9 6 0 5 1 4 1 6 ． [ 2 ] 李哲，郭让民．高纯钛的制备及其发展方向亡J ] ．钛工业 进展，1 9 9 7 0 3 1 2 1 2 4 ． [ 3 ] 奠畏。邓国珠，罗方承．钛冶金[ M ] ．北京冶金工业出 版社，1 9 9 9 4 7 4 8 ． [ 4 ] 王正烈，周亚平，李松林．物理化学[ M ] ．天津高等教 育出版社。2 0 0 1 4 9 8 4 ． [ 5 ] 梁英教，车荫昌．无机物热力学数据手册[ M ] ．沈阳东 北大学出版社，1 9 9 3 1 9 1 ．3 7 2 。3 7 6 3 7 8 ． [ 6 ] 王福贞。马文存．气相沉积应用技术[ M ] ．北京机械工 业出版社，2 0 0 7 7 一1 0 ． 万方数据