V2O5還原氮化一步法制備氮化釩的研究.pdf

1、氮化釩是高強度微合金鋼的重要合金添加劑,具有細晶強化和沉淀強化的作用,能夠提高鋼材的綜合性能,而且向鋼中加入氮化釩進行合金化,可以節(jié)約釩的添加量,降低冶煉成本。我國擁有豐富的含釩頁巖資源,利用低品級頁巖提取的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)價廉的釩氮微合金化原料,因此需要研究經(jīng)濟、高效的氮化釩制備工藝。
　　本文主要研究用以低品級含釩頁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,分析了影響氮化釩成分和性能的因素,并通過熱重實驗分析了一步法制備氮化釩過程中的動力學行為及反應機理。
　　根據(jù)熱力學分析可知,V2O5碳熱還原為逐級還原,V2O5最容易被還原,VO最難被還原;在670℃以下V2O5可被還原為高熔點的低價釩氧化物;溫度高于910℃時,還原和氮化反應能夠同時進行;在實際反應過程中,還原和氮化反應的具體轉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應選用強力壓球機

3、壓制的生球作為制備原料,通過壓球實驗確定了合理的試樣制備工藝。
　　預還原溫度影響產(chǎn)物的成分及性能,應將650℃保溫4h作為V2O5的最佳預還原條件;終還原氮化產(chǎn)物N含量隨原料配碳量的升高而降低,應選擇0.33作為配碳比;隨著反應溫度的升高,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)保溫時終還原氮化產(chǎn)物物相為VN;經(jīng)氮化反

4、應后試樣體積收縮,密度增加。
　　通過熱重實驗分析了一步法制備VN的動力學行為。溫度低于800℃時N2和Ar一樣,僅起保護性氣氛的作用,高于800℃時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;高溫條件下氮氣有利于促進還原和碳化反應進行;V2O5碳熱還原和氮化過程采用非等溫熱分析法的一級反應動力學機制函數(shù)是合理的,擬合的直線線性良好,相關系數(shù)均在0.989以上;對V2O5碳熱還原氮化一步法制備VN過程中的動力