真空热处理对碳化钒粉末制备的影响

为了制备高纯的碳化钒粉末,对五氧化二钒为原料小批量制备所得碳化钒产物进行了真空热处理。采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、LECO碳氧分析仪等测试手段对热处理产物进行了表征,重点研究了热处理温度对碳化钒粉末的影响,并用X射线光电子能谱仪(XPS)测试探讨了热处理对碳化钒纯化的机理。结果表明:在1100℃的热处理温度下,可得到有序的V8C7相,游离碳和氧含量分别为0.18%、0.31%;热处理的过程使得碳化钒中的游离碳和氧的下降是粉末中游离碳和剩余的少量钒氧化物发生了进一步的还原反应和粉末中吸附水的消失造成的。     

超细V8C7和Cr3C2粉末的制备方法

制备V8C7和Cr3C2粉末的传统方法是将V(Cr)氧化物与固体碳球磨混合、二次碳化而成,此方法存在碳化温度高、粉末粒度粗等缺点.本文介绍了几种国外制备超细V8C7和Cr3C2粉末的制备方法.     

超细V_8C_7和Cr_3C_2粉末的制备方法

制备V8C7和Cr3C2粉末的传统方法是将V(Cr)氧化物与固体碳球磨混合﹑二次碳化而成,此方法存在碳化温度高﹑粉末粒度粗等缺点。本文介绍了几种国外制备超细V8C7和Cr3C2粉末的制备方法。     

碳化温度对V_8C_7粉末性能的影响

采用X衍射和透射电镜研究碳化温度对"V_2O_5溶于有机酸→喷雾干燥→真空碳化"制备的V_8C_7粉末性能的影响。结果表明:随碳化温度的增加,V_8C_7粉末的化合碳含量增加,游离碳含量降低;在1 000℃碳化时,粉末有唯一的VC_(1-x)相,而在1100～1200℃碳化时,可得到有序分布的完整V_8C_7相;粉末在1 100℃碳化后,颗粒尺寸为30～50 nm,晶粒尺寸约为30 nm,粉末颗粒为类球形且分散性好;该制备方法可有效降低V_2C_7粉末的碳化温度,获得晶粒细小的V_8C_7粉末。     

还原碳化工艺对(W,Mo)C粉末物相及其液相转变温度的影响

以WO_3、Mo O_3、C等粉末为原料,通过还原碳化方法制备得到"Mo C"质量分数为15%的(W,Mo)C粉末。利用XRD方法分析了不同工艺参数对粉末还原、碳化后的物相组成的影响;利用DTA的方法对碳化后的粉末(添加30%Co)液相形成温度进行了检测,研究了工艺参数对混合粉末液相转变温度的影响。结果表明:采用还原碳化法,可以成功制备获得物相组成单一的(W,Mo)C粉末。还原、碳化工艺参数,如温度、时间和气氛等对于(W,Mo)/(W,Mo)C粉末物相组成有着明显影响。还原温度为1 000℃、时间为180 min时,可以获得物相单一的(W,Mo)粉末;在Ar气氛下,碳化温度为1 600℃、碳化时间为90 min时可以获得物相单一的(W,Mo)C粉末。当碳化气氛选择N2时,即使x(C)︰x(W/Mo)为0.9时仍然可以获得物相单一的粉末,但物相组成已经不再是(W,Mo)C,而转变为(W,Mo)CN。采用不同气氛制备的(W,Mo)C/(W,Mo)CN粉末混合Co粉后,缺碳和渗碳两个组分的液相转变温度差异明显。     

放电等离子烧结制备超细WC基硬质合金

采用纳米碳化钒(V8C7)粉末作为晶粒抑制剂及放电等离子烧结(SPS)方式制备超细WC基硬质合金.X射线衍射结果表明:超细WC基硬质合金主要由WC和Co3C两相组成,随着温度的升高,WC的衍射峰逐渐向小角度偏移.扫描电镜结果表明:SPS和纳米V8C7粉末对超细WC基硬质合金的微观组织具有重要影响.SPS使超细WC基硬质合金在较低温度下(1200℃)实现致密化;纳米V8C7粉末可以有效抑制超细WC基硬质合金中WC的晶粒长大,1200℃时WC的晶粒尺寸约500 nm.力学性能结果表明:1200℃时超细WC基硬质合金具有较高的性能(相对密度99.5%,洛氏硬度93.2,断裂韧性12.5 MPa·m1/2).     

两步碳化制备纳米WC粉末及其合金性能

研究了两步碳化工艺对氢还原/碳化制备的纳米WC粉末及其WC-Co合金性能的影响。结果表明,WC粉末的晶粒聚集和异常粗大颗粒主要是由于碳化初期钨颗粒因烧结合并增粗,而钨粉碳化不完全主要是由于碳化后期的温度偏低,利用先低温碳化后高温碳化的两步碳化工艺不仅能够有效抑制纳米颗粒烧结合并增粗,而且可以使钨粉充分碳化,得到颗粒细小、均匀,W2C含量极少的WC粉末;采用1120℃碳化加1180℃碳化的两步碳化工艺制备出的138 nm的WC粉末,W2C含量少于0.5%(质量分数),以其为原料制备的WC-Co烧结体显微组织结构均匀,为超细晶硬质合金,综合性能优良,洛氏硬度HRA高达93.7,抗弯强度高达4380 MPa。     

机械与热综合活化法制备超细WC-Co粉末

研究了WO3、Co3O4和石墨混合粉末经高能球磨活化后再分步进行还原和碳化反应制备超细WC-Co粉末的过程.结果表明:球磨30 h后,粉末粒径达到70～100 nm.450～700℃温度范围内球磨粉在流动H2和Ar混合气体中经2 h还原时,随着还原温度的升高,WO3还原反应顺序为WO3→WO2.9→WO2.72→WO2→W,700℃时可实现完全还原;Co3O4在450℃完全还原为Co,随着温度的进一步升高和时间的延长,Co与W反应转变为Co3W;最终还原产物由W、Co、Co3W和石墨组成;在700～1 000℃温度范围内还原粉在流动Ar中碳化时,随着碳化温度的升高,碳化反应按W(Co3W)→Co6W6C→Co3W3C→W2C→WC的顺序进行,在900℃下还原粉在2 h内可完全碳化,得到WC颗粒尺寸约为200～300 nm的WC-Co复合粉末.     

WC-Co硬质合金特征晶面分布的研究

采用不同温度进行原位还原碳化反应制备纳米粒径的WC-Co复合粉末,进而利用放电等离子烧结技术进行快速致密化,制备得到致密的纳米晶硬质合金块体材料。系统的检测分析表明,低温下反应制备的以缺碳相为主相的复合粉经烧结致密化后块体试样存在WC晶粒高度取向分布的特征,其中,(0001)面在垂直于压力方向上面积分数达到40%,在平行于压力方向上(0001)面的面积分数仅为10.72%。与之对比,在高温反应制备的复合粉末烧结制备的块体试样中,没有出现特征晶面分布的各向异性。     

钴-抑制剂超细复合粉末的制备

以氧化钻（Co3O4）、过渡金属氧化物（V2O5、Ta2O5、MoO3、TiO2）和碳粉（C）为原料，用真空直接还原碳化技术制备了应用于硬质合金的钻．抑制剂（Co-VC、Co-TaC、Co-Mo2C、Co-TiC）超细复合粉末。用XRD分析了不同反应温度和时间下生成物的相组成，用SEM观察了复合粉末的形貌。结果表明：直接还原碳化技术能使钻．抑制剂超细复合粉末在较低温度下合成，钻的添加能有效降低过渡金属氧化物的碳化温度。通过对比实验和热力学探讨了低温碳化的机理。     

超细Cr_3C_2粉末的制备

将CrO3溶解于有机溶液中,通过喷雾干燥制得非晶态含铬的粉末前驱体,将前驱体粉末真空还原/碳化后得到超细Cr3C2粉末。采用X射线衍射仪﹑扫描电镜对工艺过程进行分析,分析结果表明:前驱体为10μm～20μm非晶态球形粉末,在真空中当温度升高到400℃时,前驱体粉末开始分解,生成微晶Cr2O3。当温度升高到550℃时,微晶Cr2O3迅速长大,前驱体粉末全部转变为Cr2O3与游离C原子级别混合均匀的复合粉末;温度升高到1150℃时得到碳化完全的Cr3C2粉末,粉末的一次颗粒粒度为0.5μm左右。     

钨钴复合粉在流态化床中的碳化反应过程研究

将钨钴复合氧化物置于自主研发的高温流态化床中,采用氢气作为还原剂,经过还原反应后得到类金属化合物-钨钴复合粉(Co7W6和W),再加入炭黑进行碳化反应,得到最终产品碳化钨钴复合粉。试验过程进行实时在线取样,对样品进行相组成和Co、C、O、N等元素含量分析。研究结果发现,碳化过程非常迅速,其中类金属化合物Co7W6按照Co7W6→Co6W6C→Co3W3C→WC进行碳化,单质金属W是按照W→W2C→WC进行碳化,并且W2C比Co3W3C更易碳化。同进还发现,不需要经过CoW3C相可以实现完全碳化。     

直接碳化技术制备碳化钨粉的研究

本文以两种不同形貌的氧化钨和炭黑为原料,采用加酒精湿磨配炭制取混合料,再经干燥,在中频电炉中,于1 000℃、1 250℃、1 400℃直接碳化,分析碳化产物的相成份、形貌、粒度、炭含量、氧含量。研究发现,不同原料在相同温度直接碳化,碳化产物形貌完全不同;薄片状氧化钨所制得的碳化钨在低倍扫描电镜下观察几乎没有超过50μm的团聚颗粒;在高倍扫描电镜下观察是许多小颗粒的团聚体,并且聚集得很紧密。针状氧化钨原料制得的碳化钨在低倍扫描电镜下观察团粒较多,而且保持着原APT的伪晶形貌,在高倍扫描电镜下观察呈松散的细颗粒聚集体。当直接碳化温度达到1 250℃,反应基本完全,化合碳接近碳化钨理论含碳量。碳化钨粒度随温度的升高而增大。     

V_2O_3碳热还原法制备VC过程的研究

以V2O3粉末和石墨粉为原料在氩气气氛下制得VC。用红外气体分析器测定反应过程中产生的CO,得到V2O3碳化过程的动力学方程,同时对不同温度下的产物进行物相分析。结果表明,V2O3碳热还原反应在1 420～1 630 K之间反应较快,在1 520K下恒温2 h反应过程中产生的CO含量较少;随反应温度的不同,产物VC的晶格常数也随之发生变化,且产物中有未反应的钒氧化物。温度在1 420～1 630 K之间反应活化能和指前因子分别为E=411.04 kJ·mol-1和A=8.4×1010 s-1。     

碳热还原法制备碳氮化钛粉末

本文在热力学分析的基础上,采用纳米碳黑和TiO2为原料,在石墨碳管炉中用碳热还原氮化法制备出了纳米晶碳氮化钛粉末。通过热重分析、X射线衍射分析、化学成分分析、扫描电镜形貌分析等手段研究了不同工艺参数对Ti(C,N)粉末制备过程的影响。结果表明,随着反应温度的升高,产物Ti(C1-x,Nx)粉末的x值随之减小,随着保温时间的增大,x值随之增大;配碳量的增大有利于得到低x值的Ti(C1-x,Nx)粉末,但同时也出现了游离碳的增多;配碳量为28%(质量分数,下同)的混合物在加热到1700℃,保温3h条件下,得到了游离碳含量<0.2%、氧含量<0.5%、总碳为12.65%,平均粒径约为0.5μm,晶粒大小为52.6nm的Ti(C,N)粉末。     

溶胶-凝胶法制备Ti(C,N)-Mo_2C-Ni复合粉末的研究

本文采用溶胶-凝胶法在较低温度(1 400℃)下制备了Ti(C,N)-Mo2C-Ni金属陶瓷复合粉末。通过红外光谱(FTIR)、X-ray衍射(XRD)、热重分析(TG-DTA),扫描电镜(SEM)、能谱(EDS)、比表面积分析(BET)、氮/氧含量测定等分析检测方法 ,对该粉末的制备过程进行了初步的研究与分析。结果表明:在1 400℃,真空条件下,以钛酸四丁酯为钛源,以蔗糖为碳源,乙二醇为溶剂,采用溶胶-凝胶法结合碳热还原法所制得的Ti(C,N)-Mo2C-Ni金属陶瓷复合粉末晶粒小,纯度较高;其制备机理为:原料通过水解、缩聚、裂解/分解等反应,经过干燥后首先得到TiO2混合先驱体粉末,再经过碳热还原及一系列化学反应最后生成了Ti(C,N)-Mo2C-Ni金属陶瓷复合粉末。     

高碳石煤流态化氧化焙烧提高钒的浸出率

采用流态化氧化焙烧方式预处理广西某难浸高碳石煤以提高钒的浸出率,对氧化焙烧过程的热力学和钒的氧化动力学进行了分析,并考察了流态化焙烧对钒浸出率的影响。结果表明:石煤在氧化焙烧过程中,碳、黄铁矿的氧化反应在热力学上比V(Ⅲ)氧化反应更易进行,它们的存在对钒氧化具有抑制作用。钒的氧化反应受扩散动力学控制,其表观活化能为347.00 kJ/mol。钒浸出率随焙烧温度的增加先增加后减小,当焙烧温度为700℃和750℃时,钒浸出率随焙烧时间的延长而增加;当焙烧温度为800℃,焙烧时间0.5 h时,钒浸出率最高,达97.51%,延长焙烧时间反而不利于钒浸出。与传统的钠化氧化焙烧法相比,浸出率高,环境污染少。