利用TD鹽浴法,在42Cr Mo合金鋼表面制備多孔碳化釩層,并探究多孔結構的形成機理。設計4%、6%、8%、10%和12%五種不同質量分數Al含量的鹽浴劑。采用SEM、EDS、XRD和顯微硬度計等,對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行檢測分析。結果表明:4%和12%Al含量的鹽浴劑會嚴重腐蝕材料基體,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層的生長過程為:微量的V原子進入基體,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,進而在晶界處形成"凸"型VC形貌,多孔組織結構也隨之形成;隨Al含量增加,VC晶粒擇優向I(200)晶面生長,孔洞尺寸逐漸增大。
900~1100℃淬火后,研究了250~600℃回火對高釩高速鋼殘留奧氏體轉變及碳化釩析出的影響。結果表明：高釩高速鋼的回火溫度存在臨界值（約450℃）。當回火溫度低于臨界值時,殘留奧氏體含量變化不明顯。當回火超過臨界值后,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變的前提條件。碳化釩的析出取決于非平衡熱力學條件,而其析出量在回火溫度超過450℃后可根據平衡熱力學估算。碳化釩的析出使得殘留奧氏體向馬氏體轉變的相變驅動力大于臨界相變驅動力,為殘留奧氏體轉變提供可能,但殘留奧氏體的轉變量主要取決于動力學因素。回火溫度提高引起馬氏體形核率呈指數提高,導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。以光譜石墨棒為陽極,陰極片在800℃氯化鈣熔鹽中自燒結,恒電壓3.2 V下,通過熔鹽電解法制備碳化釩。結果表明:粘接的陰極片強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物的物相及循環伏安曲線對反應機制進行研究的結果表明:碳化釩的形成過程為3步反應:V5++(C)→V3++(C)→V2++(C)→V(Cx)。
釩酸鈉的后續產品轉化是釩渣亞熔鹽法釩鉻共提清潔生產工藝的關鍵環節,針對釩酸鈉產品轉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,系統研究了釩酸鈉鈣化、釩酸鈣碳化銨化、偏釩酸銨冷卻結晶等幾個重要工序。結果表明:通過鈣化-碳化銨化-偏釩酸銨結晶可實現釩酸鈉產品清潔制備釩氧化物,釩回收率達96.99%,所得釩氧化物產品V_2O_5質量分數達98.53%以上,且從避免了高鹽氨氮廢水的產生,工藝清潔環保。