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《西北工业大学》 2007年
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镁合金在HFC-134a气氛中的氧化行为及与陶瓷材料的作用研究

陈虎魁  
【摘要】: 本文对镁熔体在1,1,1,2-四氟乙烷(HFC-134a)与空气或CO_2混合气体中的氧化行为以及AZ91、MB15和MB8镁合金熔体在HFC-134a与空气混合气体中的氧化行为进行了系统的研究,分析了氧化膜组成及结构特征,考察了HFC-134a浓度、熔体温度、保温时间以及混合气体组成对氧化过程的影响,探讨了氧化机理。针对熔炼过程中镁合金熔体与铁坩埚作用而引起的合金污染问题,还研究了镁合金熔体与陶瓷材料之间的相互作用。主要研究内容和结果如下: 1、对镁及镁合金熔体在HFC-134a/空气混合气体保护下表面形成的氧化膜进行了分析,结果表明:镁及镁合金熔体表面所形成的氧化膜主要由MgF_2、MgO和C组成,其中AZ91镁合金的氧化膜中还含有少量的AlF_3、Al_2O_3等物质;MB15镁合金的氧化膜中还含有少量的ZrF_4、ZrO_2等物质;MB8镁合金的氧化膜中存在少量的CeF_4、AlF_3、CeO_2等物质。氧化膜中各组分的含量以及氧化膜的形貌和厚度随着混合气体中HFC-134a的浓度、熔体温度和保温时间的变化而发生变化。在氧化膜中,沿厚度方向,每个组分的分布也不很均匀。 2、对镁及镁合金熔体在HFC-134a/空气混合气体中的高温氧化动力学行为进行了研究,结果发现:随着混合气体中HFC-134a浓度和熔体温度的不同,镁及镁合金熔体具有不同的氧化动力学特征。当HFC-134a浓度较高时,在熔炼温度范围内,氧化动力学表现出抛物线(或直线与抛物线的组合)特征;当HFC-134a浓度较低时,在熔炼温度范围内,氧化动力学表现出线性(或抛物线与直线的组合)特征;当HFC-134a浓度处于中间值时,氧化动力学由低温时的抛物线特征转变为高温时的线性特征。氧化速度随着混合气体中HFC-134a浓度的增加和熔体温度的降低而减小。 3、镁熔体在HFC-134a/CO_2混合气体保护下表面所形成的氧化膜主要由MgF_2、MgO和C以及少量的CO和CO_2组成,其氧化行为与混合气体中HFC-134a的浓度和熔体温度有关。当熔体温度较低时,氧化过程基本上遵循抛物线规律;当熔体温度较高时,在HFC-134a浓度较高的混合气体中,氧化服从抛物线规律,而在HFC-134a浓度较低的混合气体中,氧化服从线形规律。氧化速度随HFC-134a浓度的增加和熔体温度的降低而减小。 4、分析和测定了HFC-134a/空气混合气体保护镁及合金熔体时的气体成分变化及HFC-134a的分解率,结果表明:经过高温熔体后的混合气体中主要含有O_2、N_2、CO_2、CO、HF和未反应的HFC-134a,还可能含有微量的C_2F_6、C_5H_(12)和COF_2。在700℃时,1%HFC-134a的分解率在80%左右,HF的含量为126ppm。 5、探讨了镁熔体在HFC-134a/空气混合气体中的氧化机理,并讨论了合金元素、混合气体组成及熔体温度对氧化过程的影响。结果表明,镁熔体表面生成的以MgF_2为主的致密复合氧化膜是混合气体对镁熔体具有保护性的直接原因。 6、从热力学角度对一些金属氧化物和非金属化合物陶瓷材料在镁及镁合金液中的高温化学稳定性进行了理论分析,并结合实验研究了Si_3N_4/SiC复合材料代替铁基材料作为熔镁及镁合金坩埚材料的可能性,结果表明,Si_3N_4/SiC复合材料可以作为镁及镁合金产品熔炼时的坩埚材料。
【学位授予单位】:西北工业大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:TG146.22

【引证文献】
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中国硕士学位论文全文数据库 前6条
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