利用TD鹽浴法,在42Cr Mo合金鋼表面制備多孔碳化釩層,并探究多孔結(jié)構(gòu)的形成機(jī)理。設(shè)計(jì)4%、6%、8%、10%和12%五種不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)Al含量的鹽浴劑。采用SEM、EDS、XRD和顯微硬度計(jì)等,對(duì)950℃×4 h滲釩后試樣的滲層形貌、橫截面、成分、表面硬度和鹽浴劑粉末進(jìn)行檢測(cè)分析。結(jié)果表明:4%和12%Al含量的鹽浴劑會(huì)嚴(yán)重腐蝕材料基體,表面未生成VC層;6%,8%和10%Al含量的鹽浴劑可在基體表面生成多孔狀VC層,厚度分別為8,8和6μm,滲層維氏硬度在950~1 150,約為基體硬度(450)的2.5倍;VC層的生長(zhǎng)過程為:微量的V原子進(jìn)入基體,使奧氏體中C原子的固溶度降低,溢出的C原子聚集在晶界處并沿著晶界向外遷移,從而與鹽浴劑中的V原子生成VC晶粒,進(jìn)而在晶界處形成"凸"型VC形貌,多孔組織結(jié)構(gòu)也隨之形成;隨Al含量增加,VC晶粒擇優(yōu)向I(200)晶面生長(zhǎng),孔洞尺寸逐漸增大。

900~1100℃淬火后,研究了250~600℃回火對(duì)高釩高速鋼殘留奧氏體轉(zhuǎn)變及碳化釩析出的影響。結(jié)果表明：高釩高速鋼的回火溫度存在臨界值（約450℃）。當(dāng)回火溫度低于臨界值時(shí),殘留奧氏體含量變化不明顯。當(dāng)回火超過臨界值后,隨回火溫度提高,殘留奧氏體含量迅速降低。回火過程中碳化釩留奧氏體中析出是殘留奧氏體轉(zhuǎn)變的前提條件。碳化釩的析出取決于非平衡熱力學(xué)條件,而其析出量在回火溫度超過450℃后可根據(jù)平衡熱力學(xué)估算。碳化釩的析出使得殘留奧氏體向馬氏體轉(zhuǎn)變的相變驅(qū)動(dòng)力大于臨界相變驅(qū)動(dòng)力,為殘留奧氏體轉(zhuǎn)變提供可能,但殘留奧氏體的轉(zhuǎn)變量主要取決于動(dòng)力學(xué)因素。回火溫度提高引起馬氏體形核率呈指數(shù)提高,導(dǎo)致殘留奧氏體含量迅速降低。

以氧化釩和石墨粉為原料,采用聚乙烯醇粘接制備陰極片。以光譜石墨棒為陽(yáng)極,陰極片在800℃氯化鈣熔鹽中自燒結(jié),恒電壓3.2 V下,通過熔鹽電解法制備碳化釩。結(jié)果表明:粘接的陰極片強(qiáng)度滿足熔鹽電解的要求,通過熔鹽電解,不僅完成陰極片自燒結(jié)的過程,并制備出組分單一的碳化釩粉體。通過不同電解階段產(chǎn)物的物相及循環(huán)伏安曲線對(duì)反應(yīng)機(jī)制進(jìn)行研究的結(jié)果表明:碳化釩的形成過程為3步反應(yīng):V5++(C)→V3++(C)→V2++(C)→V(Cx)。

釩酸鈉的后續(xù)產(chǎn)品轉(zhuǎn)化是釩渣亞熔鹽法釩鉻共提清潔生產(chǎn)工藝的關(guān)鍵環(huán)節(jié),針對(duì)釩酸鈉產(chǎn)品轉(zhuǎn)化提出了釩酸鈉鈣化-碳化銨沉法清潔制備釩氧化物新工藝,系統(tǒng)研究了釩酸鈉鈣化、釩酸鈣碳化銨化、偏釩酸銨冷卻結(jié)晶等幾個(gè)重要工序。結(jié)果表明:通過鈣化-碳化銨化-偏釩酸銨結(jié)晶可實(shí)現(xiàn)釩酸鈉產(chǎn)品清潔制備釩氧化物,釩回收率達(dá)96.99%,所得釩氧化物產(chǎn)品V_2O_5質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)98.53%以上,且從避免了高鹽氨氮廢水的產(chǎn)生,工藝清潔環(huán)保。