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铸型用焓变涂料材料的研究(沈阳理工大学材料科学与工程学院,辽宁沈阳110168)摘要:对几种物质化学反应过程中的温度变化进行定性实验,选出其中效果较好的几组物质,进行差热分析(DTA),定量测出这些物质的化学反应温度。由焓变涂料效果测试实验得出,碳酸钙、碳与氧化锌、碳与碳酸钠涂料是3种吸热涂料,其中碳酸钙涂料吸热效果最好;碳酸钙与镁、氧化铁与镁、氧化铁与锌涂料是3种放热涂料,其中前两者效果更好。关键词:焓变材料;化学反应;吸热反应;放热反应张喻,朱丽娟,耿德军文章编号:100028365(2010)0120052204中图分类号:TB32文献标识码:AEnthalpy2changingMaterialontheMoldZHANGYu,ZHULi2juan,GENGDe2jun(SchoolofMaterialsScienceandEngineering,ShenyangLigongUniversity,Shenyang110168,China)Abstract:QualitativeexperimentsofdifferentchemicalreactionswerecarriedoutwithPaperlessRecordertotestthetemperaturechange.Differentialthermalanalysisexperimentshavebeendonetoquantitativelytestthechemicalreactiontemperatureofthesubtanceswhichreactiveeffectwererelativelybetter.Theresultsoftheeffecttestforenthalpy2changingcoatingswere:ofthethreeendothermiccoatings,whichwereCalciumcarbonate,CarbonandZincoxide,CarbonandSodiumcarbonate,thefirstgroupwasthebest;ofthethreeexothermiccoatings,whichwereCalciumcarbonateandMagnesium,IronoxideandMagnesium,IronoxideandZinc,thefirsttwogroupswerebetter.Keywords:Enthalpy2changingMaterial;ChemicalReaction;Endothermicreaction;Exothermicreaction铸造生产中为了增加或降低铸件局部冷却速度,在型腔内部及工作表面安放冷铁激冷物,并常将冷铁、浇注系统和冒口配合使用,控制铸件的凝固过程,以获得合格铸件。本文对焓变材料进行了探索和研究,即寻找通过化学反应的热效应来激冷[1]或加热铸件凝固的焓变涂料[2～4],根据铸件的厚薄来调节涂料的厚度,涂料中的化学冷铁或热铁能够利用金属液凝固时放出的热量进行化学反应,反应后吸收或放出的热量改变金属凝固的时间,以此来调节铸件各部位的冷却速率和凝固顺序,实现铸件的顺序及同时凝固,减少铸件中的缺陷,提高铸件的内在质量。1粉料的化学反应定性实验1.1实验方法按照方程式的化学计量数比,以10g的总质量称取反应物,混匀后装入陶瓷坩埚中,接好无纸记录仪,将坩埚放入箱式炉中,以TT临为原则设定炉温,通电加热,观察无纸记录仪的曲线变化,实验装置见图1。图1实验设备Fig.1Experimentalequipment1.2结果分析无纸记录仪测得的是化学药品的温度随时间的变化,其中横坐标为记录时间,纵坐标显示的是无纸记录仪测得的温度占设定温度的比值,见图2～17。如果测得的温度曲线出现突然升高或降低,则说明其放热收稿日期:2009209217;修订日期:2009210220作者简介:张喻(19842),女,湖北仙桃人,硕士生.研究方向:材料学.Email:zhybluesky@163.com《铸造技术》01/2010张喻等:铸型用焓变涂料材料的研究·53·或吸热效果明显。1.2.1吸热反应①碳与二氧化锰由图2可知,C和MnO2混合后加热过程中,温度出现了突然升高,说明有物质发生反应迅速放热。而理论上C和MnO2应该发生吸热反应,温度不可能升高反而会下降。由此可以推断,MnO2做了催化剂,促进了C的燃烧,燃烧放热,使温度曲线发生突变。个下降的突变,说明碳酸钙发生了吸热反应;由图6可以看出,碳与碳酸钠在随炉温升高的过程中,温度曲线上升时有一个小型平台,然后再升高,并不是持续升高,发生了吸热反应。图5纯CaCO3加热到1000℃Fig.5Heatedcalciumcarbonateto1000℃