V2O5還原氮化一步法制備氮化釩的研究.pdf

1、氮化釩是高強(qiáng)度微合金鋼的重要合金添加劑,具有細(xì)晶強(qiáng)化和沉淀強(qiáng)化的作用,能夠提高鋼材的綜合性能,而且向鋼中加入氮化釩進(jìn)行合金化,可以節(jié)約釩的添加量,降低冶煉成本。我國(guó)擁有豐富的含釩頁(yè)巖資源,利用低品級(jí)頁(yè)巖提取的V2O5制備氮化釩既能提高釩資源的綜合利用率,又能為冶金工業(yè)提供質(zhì)優(yōu)價(jià)廉的釩氮微合金化原料,因此需要研究經(jīng)濟(jì)、高效的氮化釩制備工藝。
　　本文主要研究用以低品級(jí)含釩頁(yè)巖提取的五氧化二釩為原料,經(jīng)碳熱還原和氮化一步法制備氮化釩技

2、術(shù),分析了影響氮化釩成分和性能的因素,并通過(guò)熱重實(shí)驗(yàn)分析了一步法制備氮化釩過(guò)程中的動(dòng)力學(xué)行為及反應(yīng)機(jī)理。
　　根據(jù)熱力學(xué)分析可知,V2O5碳熱還原為逐級(jí)還原,V2O5最容易被還原,VO最難被還原;在670℃以下V2O5可被還原為高熔點(diǎn)的低價(jià)釩氧化物;溫度高于910℃時(shí),還原和氮化反應(yīng)能夠同時(shí)進(jìn)行;在實(shí)際反應(yīng)過(guò)程中,還原和氮化反應(yīng)的具體轉(zhuǎn)變溫度受體系氣體分壓的影響。
　　為了滿足氮化釩性能的要求,一步法制備VN應(yīng)選用強(qiáng)力壓球機(jī)

3、壓制的生球作為制備原料,通過(guò)壓球?qū)嶒?yàn)確定了合理的試樣制備工藝。
　　預(yù)還原溫度影響產(chǎn)物的成分及性能,應(yīng)將650℃保溫4h作為V2O5的最佳預(yù)還原條件;終還原氮化產(chǎn)物N含量隨原料配碳量的升高而降低,應(yīng)選擇0.33作為配碳比;隨著反應(yīng)溫度的升高,終還原氮化產(chǎn)物C含量急劇降低而N含量逐漸增加,在1500℃時(shí)N含量為15.72％;在1000℃保溫4h后產(chǎn)樣中出現(xiàn)了少量VN,1400~1500℃范圍內(nèi)保溫時(shí)終還原氮化產(chǎn)物物相為VN;經(jīng)氮化反

4、應(yīng)后試樣體積收縮,密度增加。
　　通過(guò)熱重實(shí)驗(yàn)分析了一步法制備VN的動(dòng)力學(xué)行為。溫度低于800℃時(shí)N2和Ar一樣,僅起保護(hù)性氣氛的作用,高于800℃時(shí)N2氣氛下的失重百分比大于Ar氣氛下的,隨著溫度升高失重逐漸增大;高溫條件下氮?dú)庥欣诖龠M(jìn)還原和碳化反應(yīng)進(jìn)行;V2O5碳熱還原和氮化過(guò)程采用非等溫?zé)岱治龇ǖ囊患?jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)機(jī)制函數(shù)是合理的,擬合的直線線性良好,相關(guān)系數(shù)均在0.989以上;對(duì)V2O5碳熱還原氮化一步法制備VN過(guò)程中的動(dòng)力