氮化硅锰合成技术研究

发布时间：2021-07-22 22:00

　　氮在钢中具有一系列的有益作用,被认为是最有研究和开发价值的新材料之一。金属、非金属氮化物,广泛地应用于一些特种钢冶炼中。氮化硅锰作为一种新型氮添加剂,其氮含量高,在钢中可以起到增氮作用,使钢中的Nb沉淀强化和细化晶粒作用明显增强,促进和优化钒的析出,达到增氮降钒的效果。氮化硅锰合金在高氮合金钢生产中具有很好的利用前景。本课题以硅铁合金和硅锰铁合金为原料,采用高温直接氮化法合成氮化硅锰合金。热力学计算与分析表明,单质Si氮化生成Si3N4,T<2295K前,ΔrGo一直为负值。在T<900K之前,锰氮化生成△GM5N2θ<△GMn4N°θ当T>900K之后,△GM5N2θ<△GMn4N°θ MnsN2发生分解的反应自由能在T>600K后就为负值,Mn4N相要比MnsN2相更加稳定,氮化锰相中的主要合成物为Mn4N。Mn/Mn4N与Si氮化生成MnSiN2时,反应吉布斯自由能ArG<0的临界转化温度随着氮气分压的增大越来越高,氮化反应更容易进行,在低氮气分压下就可以氮化合成,增大氮气分压可以促进氮化反应。本实验考察了原料配比、氮气流量、氮化温度、氮... 

【文章来源】：东北大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：115 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 氮化硅锰合金中各元素的作用
        1.1.1 氮在钢中的作用
        1.1.2 硅在钢中的作用
        1.1.3 锰在钢中的作用
    1.2 钢中增氮
        1.2.1 氮在钢中溶解度的影响因素
        1.2.2 氮的加入方式
        1.2.3 含氮钢的运用
    1.3 各类氮化物及其合成
        1.3.1 氮化硅及其合成
        1.3.2 氮化硅铁及其合成
        1.3.3 氮化锰及其合成
        1.3.4 钒氮合金及其合成
    1.4 氮化硅锰的研究现状和运用
    1.5 实验研究目的与内容
        1.5.1 实验研究目的
        1.5.2 实验研究内容
第2章 氮化过程热力学分析与计算
    2.1 Si-N-O系热力学
    2.2 Mn-N热力学计算
    2.3 原料中微量元素的热力学
    2.4 氮化反应过程中氧的作用和影响
        2.4.1 硅铁元素的氧化
        2.4.2 锰元素的氧化
        2.4.3 氮化硅和氮化锰的氧化
    2.5 氮化过程中Fe元素的行为和作用
    2.6 氮化硅锰反应机理
        2.6.1 氮气分压对氮化合成的影响
    2.7 本章小结
第3章 氮化合成实验方法与研究
    3.1 氮化合成实验设备
    3.2 氮化合成实验原料
        3.2.1 FeSi75铁合金
        3.2.2 硅锰铁合金
        3.2.3 氮气
        3.2.4 原料的粒度
    3.3 氮化合成工艺流程
        3.3.1 配料
        3.3.2 混料
        3.3.3 压样
        3.3.4 干燥
        3.3.5 氮化合成
        3.3.6 合成样的分析
第4章 氮化硅锰中氮含量的测定方法
    4.1 测定方法提要
    4.2 测定试剂与设备装置
    4.3 测定步骤
    4.4 氮的滴定原理
    4.5 化验注意事项与备注
第5章 氮化硅锰合成实验研究
    5.1 氮化合成的各种条件因素
        5.1.1 原料配比
        5.1.2 氮化温度
        5.1.3 氮气流量
        5.1.4 氮化保温时间
        5.1.5 氮化稀释剂
        5.1.6 催化剂
    5.2 氮化合成实验
        5.2.1 原料的氮化实验
        5.2.2 添加稀释剂氮化实验
        5.2.3 添加还原铁粉氮化实验
        5.2.4 添加氯化铵氮化实验
        5.2.5 原料中只添加NH_4Cl
    5.3 SEM形貌分析
    5.4 本章小结
第6章 氮化合成动力学研究
    6.1 差热-热重分析
        6.1.1 分析测定实验
        6.1.2 实验结果分析
    6.2 氮化反应动力学研究
        6.2.1 增重率的计算
        6.2.2 氮化反应速率及速率常数
        6.2.3 增氮反应活化能与指数因子
    6.3 本章小结
第7章 结论
参考文献
致谢


【参考文献】：
期刊论文
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博士论文
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硕士论文
[1]氮在高氮钢熔炼过程中的行为及氮对不锈钢耐腐蚀性能的影响[D]. 董廷亮.武汉科技大学 2007
[2]合成氮化硅与氮化硅铁的热力学分析与实验研究[D]. 韩俊华.西安建筑科技大学 2006
[3]氮化钒制备过程的研究[D]. 徐先锋.武汉科技大学 2003



本文编号：3297987