高氮钒氮合金的制备方法技术

技术编号：40928713 阅读：2 留言：0更新日期：2024-04-18 14:50

一种高氮钒氮合金的制备方法包括以下步骤：将钒氧化物、碳还原剂、糊精，按照预定的质量比混合均匀，形成混合料；将糖、水以及酵母按照预定的质量比混合均匀，形成糖液；将混合料与糖液按照预定的质量比进行搅拌，并挤压成直径30~40mm的块状胚料；将块状胚料在有氧环境下放置2~3小时，放置温度为20~35摄氏度；将块状胚料在200~300摄氏度的温度环境中预热0.5~1小时，使块状胚料中的糊精炭化，并除去块状胚料中的水分；将块状胚料放入推板窑中，并在氮气氛围下进行梯度烧结，得到高氮钒氮合金。本发明专利技术的高氮钒氮合金的制备方法与现有技术相比，氮含量得到明显提升。

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【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及钢铁添加剂生产，尤其涉及一种高氮钒氮合金的制备方法。

技术介绍

1、高氮钒氮合金是一种重要的合金材料，具有优异的力学性能、耐腐蚀性和热稳定性，广泛应用于钢铁冶金、航空航天、能源和化工等领域。其制备方法对于合金的性能和成本具有重要影响。目前，高氮钒氮合金的制备方法主要有氮气渗透法、氮化物还原法和高温固相反应法等。其中，氮气渗透法是常用的制备方法之一。该方法通过将钒氮合金放入高温氮气中进行渗透处理，使氮原子与钒原子发生置换反应，最终得到高氮钒氮合金。该方法存在较多问题，例如需要二次烧结，烧结施加长等问题。

2、对此，现有技术一般通过钒氧化物、碳质粉剂等混匀并加水搅拌后挤压成球，之后在氮气气氛中高温烧结制备而成。反应过程先是钒的氧化物和碳质粉剂发生反应生成碳化钒，之后在高温高压下，氮气渗入碳化钒的块状烧结物中，生成氮化钒，即钒氮合金。高氮钒氮合金的氮含量一般达17％以上。但是这种制备方法由于在烧结炉内发生了二次反应，开始生成的碳化钒的结块较为紧密，需要在高压环境下，使氮气从碳化钒结块的微孔通道中进入碳化钒结块中，再与碳化钒进行反应，生成氮化钒。碳化钒结块的微孔通道受原料的挤压效果影响较大，原料球体的微孔通道基本能够被碳化钒结块保留。原料球体的挤压受原料粉体粒度、搅拌、挤压等因素影响，原料球体的孔隙率并不稳定，因此，最终渗入至碳化钒内部的氮气含量也不稳定。同时，越靠近结块的中心位置，氮气越难渗入，从而影响钒氮合金氮含量的提升。

3、申请号为201911041862.8，名称为“高氮钒氮合金的制备方法

4、但是增氮剂在实际应用时，存在诸多问题。例如一般增氮剂的分解温度在500摄氏度以下，而钒氧化物和碳生成碳化钒一般在1000摄氏度以上，这就导致增氮剂在原料在没有发生反应时，增氮剂就已经损失殆尽，增氮剂分解产生的气体并没有参与到反应当中。再例如，增氮剂一般会溶于水中，在原料胚块达到分子级均匀，增氮剂热分解后原料胚块内部只能形成弥散分布的不连通的微观孔洞，在原料胚块中难以形成与外界连通的微细气体通道，不利于外界氮气的渗入，不利于内部的一氧化碳排放，阻碍氮化反应。只能够进行干法挤压。但是干法挤压需要的压力较大，使得原料球体的孔隙率下降。

技术实现思路

1、有鉴于此，有必要提供一种适用于湿法挤压、提高钒氮合金氮含量的高氮钒氮合金的制备方法。

2、一种高氮钒氮合金的制备方法包括以下步骤：

3、步骤s1：将钒氧化物、碳还原剂、糊精，按照预定的质量比混合均匀，形成混合料；

4、步骤s2：将糖、水以及酵母按照预定的质量比混合均匀，形成糖液；

5、步骤s3：将混合料与糖液按照预定的质量比进行搅拌，并挤压成直径30～40mm的块状胚料；

6、步骤s4：将块状胚料在有氧环境下放置2～3小时，放置温度为20～35摄氏度；

7、步骤s5：将块状胚料在200～300摄氏度的温度环境中预热0.5～1小时，使块状胚料中的糊精炭化，并除去块状胚料中的水分；

8、步骤s6：将块状胚料放入推板窑中，并在氮气氛围下进行梯度烧结，得到高氮钒氮合金。

9、与现有技术相比，本专利技术的高氮钒氮合金的制备方法具有以下有益效果：

10、本专利技术的混合料中的糊精在遇水后具有很强的粘性，在与糖液进行搅拌后，混合料具有良好的粘结性，形成块状胚料所需要的挤压力显著降低，从而提高了块状胚料的孔隙率；

11、本专利技术的糖液具有粘性，同时，糖液和糊精能够为酵母提供养分，在步骤s3中，块状胚料在酵母的作用下发酵，产生的二氧化碳能够有效提高块状胚料的孔隙率；

12、在步骤s5中，块状胚料中的糊精在200～300摄氏度炭化，炭化过程中产生的水蒸气能够有效提高块状胚料的孔隙率，同时，糊精自身的消耗也会增加块状胚料的孔隙率；

13、通过提高块状胚料的孔隙率可以使氮气更容易进入块状胚料的中心位置，反应更充分，从而提高钒氮合金的氮含量。

14、本专利技术的混合料中的糊精炭化后的炭能够作为反应物与钒的氧化物发生反应生成碳化钒，不会为钒氮合金引入新的杂质。

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【技术保护点】

1.一种高氮钒氮合金的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的高氮钒氮合金的制备方法，其特征在于：步骤S1中，钒氧化物为五氧化二钒，碳还原剂为石墨，糊精为黄糊精，五氧化二钒、碳、黄糊精的质量比为1:（0.18~0.25）：（0.05~0.1）。

3.如权利要求1所述的高氮钒氮合金的制备方法，其特征在于：在步骤S2中，糖、水、酵母的质量比为（5~10）：（90~200）：0.1。

4.如权利要求1所述的高氮钒氮合金的制备方法，其特征在于：步骤S3中，混合料与糖液的质量比为20:1。挤压在压球机中进行，压制成30毫米的料球。

【技术特征摘要】

1.一种高氮钒氮合金的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的高氮钒氮合金的制备方法，其特征在于：步骤s1中，钒氧化物为五氧化二钒，碳还原剂为石墨，糊精为黄糊精，五氧化二钒、碳、黄糊精的质量比为1:（0.18~0.25）：（0.05~0.1）。

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【专利技术属性】
技术研发人员：倪航星，张阳，马飞虎，李生堂，
申请(专利权)人：中色宁夏东方集团有限公司，
类型：发明
国别省市：

全部详细技术资料下载我是这个专利的主人