熔鹽電脫氧法制備釩基合金的研究.pdf

1、在當代工業(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、熔點高、硬度大、導熱性好、耐腐蝕性強、快中子吸收等方面，釩及釩基合金廣泛應用于鋼鐵、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)利用便對整個工業(yè)生產(chǎn)至關重要。
　　本文致力于研究新型制備金屬單質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的方法，該方法具有流程短、成本低、能耗低、污染小等優(yōu)點，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1h作為陰極，石墨為陽極，以質量比為7∶3的CaCl2-NaCl作為電解質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，通過電解時間的變化討論熔鹽電脫氧法的本質和反應歷程。通過分析反應前后產(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，反應進程加快，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的逐級還原熱力學理論計算，實驗分析確定V、Cr、Ti分別從氧化物中脫去氧而析出的先后順序為Cr先析出，其次是V再析出，最后是Ti析出。
　　根據(jù)時間-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機理: