微波輔助自蔓延合成釩鋁合金的研究.pdf

1、近年來，隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和國防實(shí)力的不斷提升，廣泛應(yīng)用于軍事工業(yè)，航空航天工業(yè)等領(lǐng)域的高級合金材料的用量將會急劇增加。釩鋁中間合金作為工業(yè)中生產(chǎn)金屬釩和Ti6Al4V等超級鈦合金材料的主要原料之一，市場發(fā)展?jié)摿捎^。從國內(nèi)目前的工藝看，鋁熱還原法是制備釩鋁合金最為常見的生產(chǎn)工藝。然而，該工藝由于存在鋁熱反應(yīng)后合金與渣的分離速度較慢和時(shí)間不足等原因，導(dǎo)致冶煉中釩的回收率和所生產(chǎn)的釩鋁合金純度不高，從而造成釩資源的極大浪費(fèi)，同時(shí)也一定程度

2、地限制了釩鋁合金的應(yīng)用價(jià)值和范圍。因此，為了克服以上缺點(diǎn)，更有效的利用釩資源制備出純度較高的合金，需要探索出更加完善的制備工藝和條件，這對充分發(fā)揮我國西部豐富釩資源的經(jīng)濟(jì)和社會效益具有重要的意義，是我國發(fā)展現(xiàn)代化釩工業(yè)的必經(jīng)之路。
　　 實(shí)驗(yàn)采用微波加熱輔助自蔓延法制備釩鋁合金，僅以鋁粉作為還原劑，通過自蔓延反應(yīng)制備釩鋁合金，然后用微波對反應(yīng)后的熔體的加熱嘗試替代其他方式提供熱量，以延長了金渣的分離時(shí)間來制備出釩鋁合金產(chǎn)物。論文

3、首先計(jì)算了Al-V2O5-CaO體系進(jìn)行自蔓延高溫合成反應(yīng)的絕熱燃燒溫度和單位質(zhì)量反應(yīng)熱，證明體系能進(jìn)行自蔓延高溫合成反應(yīng)。同時(shí)采用熱分析實(shí)驗(yàn)研究了體系的反應(yīng)動力學(xué)，計(jì)算出主反應(yīng)Al還原V2O5的表觀活化能值為205.2kJ/mol，并且反應(yīng)屬于液固反應(yīng)，這對于制備釩鋁合金的工藝改進(jìn)有一定的指導(dǎo)意義，也為制備釩鋁合金的實(shí)驗(yàn)做理論上的準(zhǔn)備。
　　 然后論文就熔渣及相關(guān)氧化物在不同功率微波場中的升溫行為進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，結(jié)果表明：微波

4、功率的大小以及物料本身的分子結(jié)構(gòu)都能對物料的升溫速率產(chǎn)生不同程度的影響，在500W微波功率下，熔渣平均升溫速率為34.8℃/min，在1kW時(shí)，平均升溫速率為39.2℃/min；在微波場中三種氧化物的升溫速率次序?yàn)椋篤2O5>Al2O3>CaO，氧化物分子結(jié)構(gòu)的差異與其在微波場下升溫速率有直接關(guān)系。即晶體中的缺陷愈明顯，則升溫速率愈快。實(shí)驗(yàn)結(jié)果為熔體在微波場中的溫度場分布研究及微波加熱機(jī)理的探討提供了重要理論和實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。
　　

5、最后論文探討了配鋁量、氧化鈣配入量、微波功率、保溫時(shí)間對釩回收率和合金成分的影響，并采用X射線衍射儀、掃描電鏡及能譜檢測手段對合金產(chǎn)物的物相組成和微觀組織進(jìn)行了分析。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：通過微波輔助自蔓延高溫合成的V-Al中間合金，主要物相為單質(zhì)釩及釩鋁化合物，其中還有少量氧化鋁和其他非金屬氧化物的夾雜，適當(dāng)提高配鋁量和延長微波保溫時(shí)間可以提高合金中釩的回收率和減少非金屬夾雜物含量；在微波功率為10kW、加熱時(shí)間10min、配鋁系數(shù)為1.3，