利用TD盐浴法,在42Cr Mo合金钢表面制备多孔碳化钒层,并探究多孔结构的形成机理。设计4%、6%、8%、10%和12%五种不同质量分数Al含量的盐浴剂。采用SEM、EDS、XRD和显微硬度计等,对950℃×4 h渗钒后试样的渗层形貌、横截面、成分、表面硬度和盐浴剂粉末进行检测分析。结果表明:4%和12%Al含量的盐浴剂会严重腐蚀材料基体,表面未生成VC层;6%,8%和10%Al含量的盐浴剂可在基体表面生成多孔状VC层,厚度分别为8,8和6μm,渗层维氏硬度在950~1 150,约为基体硬度(450)的2.5倍;VC层的生长过程为:微量的V原子进入基体,使奥氏体中C原子的固溶度降低,溢出的C原子聚集在晶界处并沿着晶界向外迁移,从而与盐浴剂中的V原子生成VC晶粒,进而在晶界处形成"凸"型VC形貌,多孔组织结构也随之形成;随Al含量增加,VC晶粒择优向I(200)晶面生长,孔洞尺寸逐渐增大。
900~1100℃淬火后,研究了250~600℃回火对高钒高速钢残留奥氏体转变及碳化钒析出的影响。结果表明：高钒高速钢的回火温度存在临界值（约450℃）。当回火温度低于临界值时,残留奥氏体含量变化不明显。当回火超过临界值后,随回火温度提高,残留奥氏体含量迅速降低。回火过程中碳化钒留奥氏体中析出是残留奥氏体转变的前提条件。碳化钒的析出取决于非平衡热力学条件,而其析出量在回火温度超过450℃后可根据平衡热力学估算。碳化钒的析出使得残留奥氏体向马氏体转变的相变驱动力大于临界相变驱动力,为残留奥氏体转变提供可能,但残留奥氏体的转变量主要取决于动力学因素。回火温度提高引起马氏体形核率呈指数提高,导致残留奥氏体含量迅速降低。
以氧化钒和石墨粉为原料,采用聚乙烯醇粘接制备阴极片。以光谱石墨棒为阳极,阴极片在800℃氯化钙熔盐中自烧结,恒电压3.2 V下,通过熔盐电解法制备碳化钒。结果表明:粘接的阴极片强度满足熔盐电解的要求,通过熔盐电解,不仅完成阴极片自烧结的过程,并制备出组分单一的碳化钒粉体。通过不同电解阶段产物的物相及循环伏安曲线对反应机制进行研究的结果表明:碳化钒的形成过程为3步反应:V5++(C)→V3++(C)→V2++(C)→V(Cx)。
钒酸钠的后续产品转化是钒渣亚熔盐法钒铬共提清洁生产工艺的关键环节,针对钒酸钠产品转化提出了钒酸钠钙化-碳化铵沉法清洁制备钒氧化物新工艺,系统研究了钒酸钠钙化、钒酸钙碳化铵化、偏钒酸铵冷却结晶等几个重要工序。结果表明:通过钙化-碳化铵化-偏钒酸铵结晶可实现钒酸钠产品清洁制备钒氧化物,钒回收率达96.99%,所得钒氧化物产品V_2O_5质量分数达98.53%以上,且从避免了高盐氨氮废水的产生,工艺清洁环保。
