钛合金材具有密度小、比强度高、耐腐蚀、耐高温等优异性能,被广泛用于航空航天、冶金、能源、交通、化工、生物医药等领域。现行Kroll法生产钛的工艺存在着工序复杂、不能连续化生产等缺点,致使钛的成本居高不下,极大的限制了钛的广泛应用。剑桥大学提出的FFC法,是一种在高温熔盐中,直接电解还原金属氧化物而制备金属钛及其合金的新工艺,具有生产流程短、成本低、无污染等优点,被认为是有潜力取代Kroll法的新法炼钛技术。本实验首先从热力学方面对新法炼钛电解质的组成进行了优化研究。采用化学分析法研究了CaO在熔盐CaCl2-x(x=0, NaCl, KCl, SrCl2, BaCl2 and LiCl)中的溶解度、活度系数及其与温度的变化规律,温度升高,溶解度增加,活度降低。混合熔盐中CaO的溶解度低于其在CaCl2中的溶解度,x降低CaO在CaCl2中的溶解度。CaO在CaCl2-NaCl中的活度系数大于其在CaCl2中的活度系数,表明CaCl2-NaCl对CaO的吸引力大于单组分CaCl2对CaO的吸引力。计算了CaCl2-NaCl和CaCl2熔盐中CaO的过剩溶解吉布斯自由焓、焓和熵。CaCl2-CaO系统的过剩熵很小,为5.07J/mol,表明该混合盐行为更接近规则溶液。研究结果为熔盐电解制取和精炼金属提供了参考。钛合金材成型后,需要用硬度很高的刚玉砂料或碳化硅砂料进行清理,过程条件复杂、操作困难、成本高,对其表面处理的新工艺探索研究也在一直进行中。本实验用FFC法直接电解还原钛合金型材表面的氧化物与氮化物,去除杂质。以钛合金材为阴极,石墨坩埚为阳极,在3.0V电压下,电解4h处理一定规格的钛合金型材。经处理表面C、N、O元素含量降低到符合国家标准。