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氢化钛是泡沫铝制造过程中的发泡剂,它的分解情况直接影响到泡沫铝的发泡速率、发泡空隙率、孔径等工艺和质量参数。本论文旨在研究氢化钛热分解的情况,建立其分解反应的动力学方程,求出其反应级数和活化能,为泡沫铝的制造提供理论指导。另外,在得出氢化钛分解的基本情况后,本论文还对氢化钛进行了一系列预处理,旨在改变TiH2的分解参数,为改善泡沫铝孔径分布寻求一个新途径。
由于氢化钛在高温下很容易与氧气、氮气等气体反应,因此选择适宜的实验条件和仪器对本论文显得尤为重要,也是难点之一。本论文分别在空气、氩气、氦气和先抽真空再通高纯氩气的气氛分别进行试验,选用的仪器有瑞士METTLER和德国NETZSCHSTA449C热分析仪。比较得出来采用德国NETZSCHSTA449C热分析仪和先抽真空再通高纯氩气的方法,能得到比较理想的氢化钛分解曲线。
通过热分析仪所得到的氢化钛分解过程中质量(TG)和热焓(DSC)的数值,并根据阿仑尼乌斯(Arrhenius)方程的原理和Freeman-Carroll数据处理方法,得出了氢化钛反应动力学方程、反应级数和活化能。从DSC的曲线中还可以看出,氢化钛分解反应分为三个阶段而且在554℃时反应速率最快。为了更好的对氢化钛进行研究,在此温度进行恒温测试,使其完全分解,并求出了此条件下的动力学方程。
从得到的氢化钛分解曲线可以看出:氢化钛的分解区间温度跨度达340℃(450~790℃)。由于发泡温度不集中,就很难控制泡沫铝的空隙率和孔径。就此本论文又对氢化钛进行了一些预处理以达到缩短氢化钛热分解区间的目的。通过比较可以得出:经5%CaCl2溶液浸泡过的TiH2和经饱和氢氧化钙浸泡过的TiH2再分解时,分解温度虽有所升高,但是分解区间温度跨度已缩短至70~80℃。