熔鹽電脫氧法制備釩基合金的研究.pdf

1、在當(dāng)代工業(yè)中，金屬釩及釩基合金由于其性能卓越，已然發(fā)揮了重要的作用。釩的優(yōu)越性主要體現(xiàn)在它的密度小、熔點(diǎn)高、硬度大、導(dǎo)熱性好、耐腐蝕性強(qiáng)、快中子吸收等方面，釩及釩基合金廣泛應(yīng)用于鋼鐵、化工、宇航、醫(yī)藥等行業(yè)，并且在全球范圍內(nèi)，釩資源儲量很大，中國釩資源的儲量僅次于南非和俄羅斯，居世界第三位，所以釩資源的開發(fā)利用便對整個(gè)工業(yè)生產(chǎn)至關(guān)重要。
　　本文致力于研究新型制備金屬單質(zhì)釩及釩基合金的方法——熔鹽電脫氧法。傳統(tǒng)制備釩的工藝主要有鎂

2、熱還原法、鈣熱還原法、鋁熱還原法、真空碳熱還原法、氯化物的金屬熱還原法、氮化釩的熱分解法和硅熱還原法等，即使成熟的生產(chǎn)工藝也無法掩蓋其工藝復(fù)雜、生產(chǎn)周期長、不能連續(xù)化生產(chǎn)等弊端，致使釩的生產(chǎn)成本居高不下，很大程度地限制了釩更為廣泛的應(yīng)用。熔鹽電脫氧法是一種在熔鹽中通過直接電解氧化物制取金屬單質(zhì)的方法，該方法具有流程短、成本低、能耗低、污染小等優(yōu)點(diǎn)，是一種的綠色冶金工藝。
　　本文研究了熔鹽電脫氧法制備金屬單質(zhì)釩及釩基合金的的過程。

3、將V2O3粉末及其他金屬氧化物粉末混合在一起，在135Mpa的成型壓力下壓制成片，在1000℃下真空燒結(jié)1h作為陰極，石墨為陽極，以質(zhì)量比為7∶3的CaCl2-NaCl作為電解質(zhì)直接電解制備金屬釩及釩基合金。
　　在電解溫度為700℃條件下，研究了電解電壓、樣品孔隙率對電解電流及產(chǎn)物的影響，通過電解時(shí)間的變化討論熔鹽電脫氧法的本質(zhì)和反應(yīng)歷程。通過分析反應(yīng)前后產(chǎn)物的XRD、SEM圖確定最佳電解電壓為3V-3.1V，并且隨著孔隙率的增

4、大，電解電壓的增大，反應(yīng)進(jìn)程加快，但電流效率降低，綜合確定最佳電解電壓為3.0V，有效地制備了金屬釩、V-20Ti合金和V-4Cr-4Ti合金。
　　在制備V-4Cr-4Ti合金過程中，通過V、Cr、Ti的逐級還原熱力學(xué)理論計(jì)算，實(shí)驗(yàn)分析確定V、Cr、Ti分別從氧化物中脫去氧而析出的先后順序?yàn)镃r先析出，其次是V再析出，最后是Ti析出。
　　根據(jù)時(shí)間-電流曲線及產(chǎn)品的XRD、SEM圖探討了熔鹽電脫氧法制備釩基合金的反應(yīng)機(jī)理: