Fe-Al-O熔体中氧元素迁移的电化学研究

发布时间：2021-10-12 19:37

　　现代炼钢过程广泛采用铝脱氧。研究铝脱氧反应机理,对提高铝镇静钢的洁净度以及优化控制夹杂物数量、尺寸、尺寸分布和形貌有重要作用。为了揭示铝脱氧反应过程机理,本文采用电化学方法研究了Fe-Al-O熔体中氧化铝生成和分解过程中氧元素的迁移行为。首先,研究MSZ（氧化镁部分稳定氧化锆）固体电解质的制备方法,并且利用交流阻抗的方法测定了MSZ的高温电学性质。结果表明:利用注射成型法制备的含3.5%Mg O部分稳定的Zr O2固体电解质在1100℃-1600℃时,电导率随着温度的升高而升高,当温度达到1300℃时,电导率趋于稳定,在1600℃时电导率为0.185S/cm。第二,利用MSZ固体电解质在高温状态下可以传导氧离子这一特性,组建高温熔体电化学测试装置。利用参考气CO/CO2的混合气对Fe-O-Al体系进行充氧,通过对于电化学装置进行开路电压检测直到达到平衡。结果表明:在Al2O3的合成过程中,界面氧浓度随着时间的变化而增加先后经过过渡区、形核区,Fe-[70ppm Al]体系中当时间达到2000s时,界面处的氧浓度达到稳定值,通过SEM图像观察发现界面处有Al2O3夹杂物生成。存在在界面处... 

【文章来源】：辽宁科技大学辽宁省

【文章页数】：66 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
中文摘要
ABSTRACT
1.绪论
    1.1 钢中非金属夹杂物
        1.1.1 夹杂物的去除、改性
        1.1.2 氧化物冶金
    1.2 铝脱氧反应研究模型
        1.2.1 瓦拉格模型
        1.2.2 联合溶液模型
        1.2.3 准化学模型
    1.3 铝脱氧反应形核机理分析
    1.4 电化学方法介绍
        1.4.1 ZrO_2导电原理
        1.4.2 电化学的应用
    1.5 本工作的意义和主要研究内容
2.MSZ固体电解质的制备以及电学性能测试
    2.1 引言
    2.2 氧化锆固态电解质的应用以及氧离子传导的机制
        2.2.1 氧化锆是离子导电占优势的固体物质
        2.2.2 氧化锆对于氧离子传导的原理
        2.2.3 电化学下的MSZ固体电解质的中氧的迁移计算
    2.3 氧化锆固态电解质的制备及成分
        2.3.1 氧化锆固态电解质成分
        2.3.2 固态电解质的制备过程
    2.4 固态电解质电学性质测定
        2.4.1 实验装置以及测定
        2.4.2 实验结果
        2.4.3 MSZ固态电解电导活化能
    2.5 本章小结
3.Fe-Al-O熔体中Al_2O_3生成过程的电化学研究
    3.1 引言
    3.2 实验装置
    3.3 实验方法
        3.3.1 实验步骤
        3.3.2 配料
    3.4 实验结果与分析
    3.5 Al_2O_3合成过程中的SEM分析
    3.6 Al_2O_3合成过程中的能量计算
    3.7 本章小结
4.Fe-Al-O熔体中Al_2O_3分解过程的电化学研究
    4.1 实验装置以及方法
    4.2 Fe-Al-O—MSZ体系脱氧过程中氧的传递环节
        4.2.1 Fe-O-MSZ体系脱氧过程氧传递环节
        4.2.2 Fe-O-Al—MSZ体系脱氧过程速率控制环节
    4.3 电化学方法研究外部电压对于界面氧浓度的影响
    4.4 Al_2O_3分解过程中的SEM分析
    4.5 Al_2O_3分解过程中的能量计算
    4.6 本章小结
5.结论与展望
    5.1 结论
    5.2 展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢
作者简介


【参考文献】：
期刊论文
[1]氧化锆系的相结构和转变[J]. 林振汉,林钢,吴亮,张玲秀.  稀有金属. 2003(01)
[2]低碳钢中纳米尺度沉淀相的透射电子显微术研究(英文)[J]. 柳得橹,王元立,霍向东,陈南京,邵伟然.  电子显微学报. 2002(03)
[3]凝固温度对稀土夹杂物成为初生奥氏体非均质形核核心作用的影响[J]. 杨庆祥,廖波,崔占全,姚枚,万鑫.  材料研究学报. 1999(04)
[4]钢中硫化物夹杂物球化和对钢性能的影响[J]. 李代钟.  钢铁研究学报. 1992(02)



本文编号：3433180