刘爱民 作品数:19 被引量:22 H指数:3 供职机构: 东北大学 更多>> 发文基金: 国家自然科学基金 中央高校基本科研业务费专项资金 教育部“新世纪优秀人才支持计划” 更多>> 相关领域: 冶金工程 一般工业技术 金属学及工艺 理学 更多>>
冰晶石熔盐介质中铝热还原-熔盐电解二氧化硅 被引量:3 2016年 讨论了铝热还原二氧化硅的热力学条件,热力学计算结果表明铝热还原二氧化硅的反应在热力学上可行.差示扫描量热法分析结果表明,铝热还原二氧化硅反应的表观活化能为697.5 k J/mol,反应级数为3.7.在冰晶石熔盐介质中铝热还原二氧化硅,可得到含8.56%硅的铝硅合金及富氧化铝的冰晶石熔盐;使用惰性阳极电解分离后的富氧化铝的冰晶石熔盐,可得到含94.01%铝的铝硅合金及氧气,硅的回收率为83.43%. 刘爱民 管晋钊 谢开钰 石忠宁关键词:铝热还原 熔盐电解 二氧化硅 冰晶石 铝硅合金 冰晶石熔盐介质中铝热还原月壤模拟样钛铁矿 被引量:1 2016年 以月球资源原位利用为目的,研究了在冰晶石熔盐介质中铝热还原钛铁矿制备铝钛铁合金。热力学计算表明,在960℃,铝热还原钛铁矿的相关反应在热力学上可以自发进行。在组成(质量分数,下同)为47.14%NaF-42.86%AlF_3-10%FeTiO_3的960℃冰晶石介质中进行铝热还原,研究还原剂用量和还原时间对合金产物的影响。还原产物用XRF、XRD、SEM和EDS进行分析。结果表明,合金产物中有Al、Ti、Fe和少量Si,产物的主要物相是Al_3Ti。随着铝用量的增加,合金产物中Ti的含量逐渐减少,而Fe的含量逐渐增加;随着反应时间的延长,产物中Al_3Ti的含量增加。在冰晶石熔盐体系中进行铝热还原2 h、还原剂用量为理论用量3倍时,铝中钛含量最高可达18.82%。低还原剂用量和较长还原时间在冰晶石熔盐介质中还原钛铁矿,可实现Ti/Fe分离;还原反应为原子态的铝还原溶解为离子态的Ti^(4+)得到Al-Ti合金。 石忠宁 谢开钰 关苹苹 刘爱民 胡宪伟 高炳亮 王兆文关键词:铝热还原 钛铁矿 NEU-1月壤仿真样在冰晶石熔盐中的溶解行为 被引量:1 2023年 熔盐电解法是原位利用月壤制备氧气的可行路径,研究月壤在熔盐中的溶解行为具有重要意义。本文采用等温饱和法研究NEU-1月壤仿真样在冰晶石熔盐体系中的溶解能力,并对冷却后熔盐样品进行XRD与SEM-EDS分析。结果表明:NEU-1月壤仿真样的溶解平衡时间为2 h。在过热度5℃、分子比2.2的冰晶石熔盐中,NEU-1月壤仿真样的溶解度为27.88%,溶解后的饱和溶液中Al_(2)O_(3)、SiO_(2)、TFe、TiO_(2)等氧化物的质量分数分别为4.99%、13.60%、0.55%和0.75%。随着过热度和分子比升高,NEU-1月壤仿真样的溶解度降低。熔盐上清液急冷后的主要物相为Na_(3)AlF_(6)、SiO_(2)、Al_(2)O_(3),熔盐底部冷却后所得黑色物质的主要物相主要为Fe_(3)O_(4)、CaF_(2)、MgSiO_(3)、NaAlSiO_(4)。NEU-1月壤仿真样的溶解过程主要以化学溶解为主,其机理是复合氧化物在氟离子作用下分解为简单氧化物。 张元坤 刘爱民 张杰 刘风国 胡宪伟 石忠宁关键词:月壤 溶解度 冰晶石熔盐介质中铝热还原NEU-1月壤仿真样 以月球资源原位利用为目的,研究在冰晶石熔盐介质中铝热还原NEU-1月壤仿真样制备铝合金。热力学计算表明,铝热还原月壤仿真样中的SiO、FeO和TiO等氧化物在热力学上是可行的。在45~1630℃范围内,铝粉、月壤仿真样和... 刘爱民 蒋修文 瞿林涛 张元坤 石忠宁关键词:冰晶石 熔盐 月壤 铝热还原 TiB2涂层熔盐电沉积制备与表征 2024年 炭阴极在铝电解槽中受熔盐和铝液腐蚀而影响寿命,而TiB2涂层是铝电解槽理想的阴极材料。本实验以石墨为基体,在KF-KCl-K2TiF6-KBF4熔盐中以电流密度0.4~0.7 A·cm^(-2)、温度700~800℃电沉积TiB2涂层,通过XRD衍射仪、SEM-EDS、表面粗糙度测量仪及附着力测试仪对不同电流密度和温度下制备的涂层进行表征。结果表明:在石墨基体上可以得到均匀连贯的TiB2涂层;增大电流密度、降低电解温度可以细化涂层晶粒,提高涂层致密性;在0.6 A·cm^(-2)、750℃最优电沉积条件下制得的TiB2涂层的厚度为239μm,择优取向为<110>,表面粗糙度为14.85μm,涂层与石墨基体的结合力为6.39 MPa。 郭不拘 薛正铎 张元坤 牛子儒 刘爱民 李松 雷以柱 石忠宁关键词:熔盐 电沉积 TIB2 涂层 铝在复杂铝电解质中的溶解损失量 被引量:3 2021年 氩气气氛下,采用质量法测定铝在简单电解质(SE)、高钾电解质(HPE)和高锂电解质(HLE)中的溶解损失量。结果表明:铝的溶解损失除了与铝的溶解反应和Al4C3的生成反应有关外,还与铝−炭原电池的形成有关。在本文的实验条件下,铝在简单电解质和高钾电解质中的溶解损失速率在0.18~0.22 mg/(cm^(2)∙min)范围内,远低于铝在高锂电解质中的溶解损失速率0.35 mg/(cm^(2)∙min)。高锂电解质中铝−炭电池反应造成的铝溶解损失速率远高于其他两种铝电解质。 冯森 张一帆 刘兆顺 刘爱民 石忠宁 王兆文 邱仕麟 高炳亮关键词:铝电解 1,3-二甲基-2-咪唑啉酮-AlCl_(3)-Cu_(2)O离子液体电沉积金属铜 被引量:1 2024年 为找到一种电沉积金属铜的新方法,选用1,3-二甲基-2-咪唑啉酮(DMI)、AlCl_(3)和Cu_(2)O(摩尔比为90∶10∶4)的溶剂化离子混合液体进行铜的恒电位电沉积,并分析了电解质的离子结构、电导率、黏度和密度等。拉曼光谱和核磁共振分析表明DMI-AlCl_(3)-Cu_(2)O体系中存在[AlCl2(DMI)_(4)]^(+)、AlCl_(3)(DMI)2和[AlCl_(4)]^(-)等离子团,DMI-AlCl_(3)-Cu_(2)O体系的电导率、黏度和密度随温度在323~373 K区间内呈线性变化。循环伏安研究表明,铜的起始还原电位为-0.4 V(vs Al),还原峰电位为-1.35 V;在-1.1 V至-1.4 V条件下恒电位电沉积得到金属铜,在-1.1 V和-1.4 V电位下电沉积得到的产物表面较平整,在-1.2 V和-1.3 V电位下电沉积得到的产物为纳米针状结构的铜颗粒,直径约为20~40μm。 关苹苹 刘爱民 张欣 康红光 苏克箭 孟庆龄 刘兆顺 石忠宁关键词:铜粉 电沉积 物理化学性质 DMI−LiNO3离子液体类似物室温电沉积钕铁硼薄膜 2024年 研究1,3-二甲基-2-咪唑啉酮(DMI)−LiNO_(3)离子液体类似物在室温条件下电沉积钕铁硼薄膜的可行性和反应机理。结果表明,循环伏安曲线中−1.83 V(vs Ag)处的还原峰对应于Fe(II)被还原为金属Fe,−2.01 V(vs Ag)处的还原峰对应于B(III)被还原为B。Fe(II)和B(III)的电化学还原反应是受扩散控制的不可逆过程,313 K下Fe(II)和B(III)的扩散系数分别为3.03×10^(−6)和6.74×10^(−7) cm^(2)/s。此外,XRD分析表明,在DMI−LiNO_(3)−Nd(CF_(3)SO_(3))_(3)−FeCl_(2)−H_(3)BO_(3)体系中以铝为基底电沉积2 h的产物含有NdFe_(3)B_(3);SEM和EDS分析表明,阴极产物中Nd、Fe和B元素呈均匀分布;XPS分析表明,钨基底表面中Nd、Fe和B的质量分数分别为27.44%、27.90%和7.51%。 鲁小青 刘爱民 刘风国 胡宪伟 石忠宁关键词:电沉积 循环伏安法 KF-AlF_(3)熔盐低温可视化电解NEU-1月壤仿真样 2024年 以57Fe-43Ni合金为惰性阳极、以镍网为阴极并用于盛装月壤仿真样,在650℃的43KF-57AlF_(3)电解质体系中电解NEU-1月壤仿真样。利用透明槽可视化观察了电解过程中电极反应现象,并通过X-射线衍射(XRD)、能谱分析(EDS)和红外在线检测仪分别对电解质、阴极产物和阳极气体进行了表征。研究发现,在电解过程中电解质呈现三种不同颜色层,上层电解质为黄棕色,其冷凝后物相是KAlF_(4)和Fe_(3)O_(4);中层侧部为透明电解质,中心区域呈黑色,冷凝后物相为SiO_(2),NiO和Fe-Ni,在中层侧部还发现有少量Fe_(3)O_(4)和Al-Fe合金;下层呈蓝紫色,主要物相为Al,Al_(2)O_(3)和Fe-Ni-Si-Ti合金;阴极附近有小颗粒金属产物,阴极镍网外表面样品的主要成分为Fe(35.09wt%),还含有少量的Ti(1.06wt%),Al(9.38wt%)和Si(3.62wt%);电解过程中阳极底掌持续生成氧气,电解2 h后产生的气体中氧气的体积分数稳定在95vol%。 李承放 刘爱民 谢开钰 李得天 何成旦 王琎 王永军 石忠宁关键词:月壤 熔盐电解 惰性阳极 冰晶石 物理富集—熔盐电解法从二次铝灰回收金属铝 被引量:3 2022年 二次铝灰是铝工业生产过程中产生的固体废弃物,含有金属铝、氧化铝和氮化铝等。通过球磨—筛分富集铝灰中的金属铝,研究球磨过程铝灰的粒度分布和金属铝的分离规律。结果表明,球磨后铝灰中的金属铝粒径变大,而其他盐类组分变细。较优条件是球磨3 h并筛分,粒度范围97~150μm的铝灰中金属铝的质量分数为24.51%,金属铝的质量占原料中金属铝总质量的41.40%。在冰晶石熔盐中电解最优条件下球磨—筛分后的铝灰,XRF分析表明:电解产物中Al和Si的质量分数分别为97.3%和1.6%,铝回收率为45.89%,电流效率为46.06%。 吕梓阳 刘爱民 余愿 管晋钊 王德喜 石忠宁关键词:球磨 筛分 金属铝 熔盐电解