為了實(shí)現(xiàn)小批量連續(xù)化制備碳化釩粉末,以工業(yè)級V2O5和納米炭黑為原料,利用碳熱還原法,在常壓下碳管爐中得到了V8C7。通過X射線衍射儀(XRD)、掃描電鏡(SEM),分析了合成過程。結(jié)果表明:在較低的溫度下,納米炭黑將V2O5還原為VO2;隨著合成溫度的升高,還原為更的V2O3,但沒有VO生成;接著發(fā)生碳化反應(yīng),生成VC1-x、V8C7,合成的各階段相互重疊;在合成過程中,試樣的顯微組織因物相不同而有所不同,生成的釩氧化物為炭黑附著的顆粒狀大團(tuán)聚體,VC1-x粉末顆粒呈類球形,但大小不均勻;隨著溫度升高,合成的終產(chǎn)物V8C7粉末顆粒呈球形或類球形,大小均勻,粒度為1μm左右;還原碳化過程中,產(chǎn)生的氣體有CO、CO2。

對以五氧化二釩為原料制備碳化釩的工藝過程進(jìn)行熱力學(xué)分析,分析結(jié)果表明:釩氧化物在轉(zhuǎn)化過程中遵循逐級還原理論;釩氧化物在碳化過程中,不轉(zhuǎn)化為金屬釩,直接轉(zhuǎn)化為碳化釩;二氧化釩的碳化溫度,為1018K,因此,在釩氧化物的轉(zhuǎn)化過程中,應(yīng)盡可能使其轉(zhuǎn)化為二氧化釩。若采用氣相還原碳化的方法,則可通過調(diào)節(jié)氣體的流量、配比對還原碳化工藝進(jìn)行控制。

為工業(yè)化生產(chǎn)提供實(shí)驗(yàn)室研究基礎(chǔ),本文以V2O5和納米碳黑為原料,利用碳熱還原法,在常壓下碳管爐中得到了V8C7粉末。通過X射線衍射儀(XRD)、掃描電鏡(SEM),分析了原料對反應(yīng)進(jìn)程的影響。結(jié)果表明:采用普通球磨干混的方式時,比表面積(BET)為112m2/g的碳黑可以加速反應(yīng)進(jìn)程,過低或過高都不利于反應(yīng)的進(jìn)行;細(xì)粒徑的V2O5原始粉末可明顯加快反應(yīng)進(jìn)程,終得到大小均勻,粒度1μm以下的球形碳化釩粉末。反應(yīng)機(jī)理研究表明,固-固反應(yīng)的速率與反應(yīng)組元的顆粒大小和混合均勻程度,以及不同反應(yīng)組元之間的接觸面積有很大關(guān)系。

以工業(yè)級V2O5和碳黑為原料，添加少量Fe粉為燒結(jié)助劑，經(jīng)過混料，壓制成塊然后進(jìn)行燒結(jié)，碳氮化同時反應(yīng)后制得高氮含量的致密化氮化釩合金。并利用XRD衍射儀，氧氮分析儀和密度測試等著重研究了反應(yīng)溫度對制備樣品的相組成及其組成成分和塊體密度的影響。結(jié)果表明：產(chǎn)品的氮含量在1100～1250℃溫度范圍內(nèi)隨著反應(yīng)溫度的升高而降低，而合金塊體密度一直增大。