V2O5还原氮化一步法合成氮化钒的研究.pdf

还原氮化一步法合成氮化钒的研究董江薛正良余岳攘ρХ治第十七届全国冶金反应工程学学术会议论文集钒氮合金在钢中可以有效地发挥其细晶强化和析出强化作用，不但能显著提高钢的强度和韧性，而且可以节省钒用量，因此已经广泛用作冶炼含钒钢的微合金添加剂‘。采用碳热还原氮化一步法制备氮化钒有诸多影响因素，本文选择不同配碳比、反应温度对氮化产物相组成和碳、氮的影响加以讨论，以获得较为理想的工艺参数，供工业化应用参考。，基金项目：国家“十二五”科技支撑计划囡薛正良，：．甤摘要本文在热力学计算的基础上，以五氧化二钒和碳黑为原料并通入氮气一步法合成制备氮化钒，研究了不同配碳比和反应温度对氮化产物的相组成和化学成分的影响。实验结果表明，原料配碳比直接影响氮化产物氮含量，当配碳比增加时氮化产物氮含量会减少；按理论配碳比添加碳黑，可以获得成分合适的氮化产物；随着反应温度的升高氮化产物碳含量迅速降低，氮含量逐渐增加，反应温度在～℃范围内时氮化产物的嘧槌删猇关键词；碳黑；还原；氮化；氮化钒分类号琣籸；籿收稿日期：．武汉科技大学材料与冶金学院，武汉玻琖珽簒甧．畍甌～緄；畇甌，瓵瑃℃．，’
圭Ⅳ嘶圪貿国圪坎圪％．灭丁。，氮化反应转变温度随着反应体笛檠芯糠椒瓹体系热力学的碳热还原为逐级还原，即Ｓ捎赩娜鄣较低，饱和蒸汽压高，在较高的温度下预还原时菀谆臃⒍鹗ВA私档头暗乃鹗В畛趸乖J嘉露扔υ趘：的熔点以下，即在转变为液相之前将其还原为高熔点的低价钒氧化物标准状态下反应缓阈∮诹悖从和目J蓟乖露确直鹞#婧℃，因此碳极易将还原成、‘和。从热力学计算可知在熔点温度以下，碳热还原完全可以将其还原成高熔点的低价钒氧化物。预还原后低价钒氧化物被碳还原生成的主要碳化反应翻：狈从和J蓟乖露确直鹞℃和℃，因此当温度高于℃时碳化反应开始进行，钒氧化物逐渐转化为碳化物。逑等攘ρ从前面的热力学计算可知，高温下用骰乖撂既然乖逖趸肮讨刑蓟镂猇琕;为的氮化反应方程式为【浚当△悖时，可计算出由生成的转变温度仁℃，在此温度以下碳化产物均可被氮化生成氮化钒。但在非标准状态下，系内氮气分压增大而增大，即氮化反应的温度范围越宽，渗氮也越容易。当体系氮气压力大于龃笃时，该反应氮化转变温度将高于℃。可见，适当提高体系中的氮气分压对氮化反应有利。第十七届全国冶金反应工程学学术会议论文集△一．．目：—△．口．移．
峁敕治第十七届全国冶金反应工程学学术会议论文集将碳黑和五氧化二钒粉末放入干燥箱中烘干，分别经目筛子筛分后按不同配碳比．和配料，将配好的原料放入研钵中研磨，并加适量水玻璃作粘结剂继续混匀，然后用液压机压制成尺寸为函圆柱体压块，将压块于婧笾萌胛允降缱杪校捌谕ㄈ肷倭康F员３致谖⒄梗从进行一段时间后增大氮气流量。预还原温度为姹Ｎ缓笊轮辽瓒ǖ牡;露缺Ｎ;嬉韵鲁雎酶咂岛焱馓剂蚍治鲆呛推迦萘糠ḿ觳獾;锏腸、浚ü齒分析其相组成。配碳比对氮化产物成分的影响还原剂碳黑的添加量影响氮化产物组成，配碳比太小，还原不充分；配碳比过高，产物中残余的碳热氮化制备氮化钒的理论配碳比可以由反应计算‘，理论配碳比．。为了确定配碳量对氮化产物成分的影响程度，选取了配碳比分别为和礁雠浞降氖匝谙嗤姆从ξ露认陆辛耸笛椋;顲和考觳饨峁缤所示。由图芍5;顲和坑敕从μ逑档呐涮急戎苯酉喙亍５;锏牡:克嬖吓涮剂康纳而降低，这是因为碳化钒和氮化钒均为面心立方结构，可以无限固溶，如果配碳