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)濟的發(fā)展和國防實力的不斷提升，廣泛應用于軍事工業(yè)，航空航天工業(yè)等領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工藝。然而，該工藝由于存在鋁熱反應后合金與渣的分離速度較慢和時間不足等原因，導致冶煉中釩的回收率和所生產的釩鋁合金純度不高，從而造成釩資源的極大浪費，同時也一定程度

2、地限制了釩鋁合金的應用價值和范圍。因此，為了克服以上缺點，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。
　　 實驗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，通過自蔓延反應制備釩鋁合金，然后用微波對反應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間來制備出釩鋁合金產物。論文

3、首先計算了Al-V2O5-CaO體系進行自蔓延高溫合成反應的絕熱燃燒溫度和單位質量反應熱，證明體系能進行自蔓延高溫合成反應。同時采用熱分析實驗研究了體系的反應動力學，計算出主反應Al還原V2O5的表觀活化能值為205.2kJ/mol，并且反應屬于液固反應，這對于制備釩鋁合金的工藝改進有一定的指導意義，也為制備釩鋁合金的實驗做理論上的準備。
　　 然后論文就熔渣及相關氧化物在不同功率微波場中的升溫行為進行了實驗研究，結果表明：微波

4、功率的大小以及物料本身的分子結構都能對物料的升溫速率產生不同程度的影響，在500W微波功率下，熔渣平均升溫速率為34.8℃/min，在1kW時，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為：V2O5>Al2O3>CaO，氧化物分子結構的差異與其在微波場下升溫速率有直接關系。即晶體中的缺陷愈明顯，則升溫速率愈快。實驗結果為熔體在微波場中的溫度場分布研究及微波加熱機理的探討提供了重要理論和實驗基礎。
　　

5、最后論文探討了配鋁量、氧化鈣配入量、微波功率、保溫時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物的物相組成和微觀組織進行了分析。實驗結果表明：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，適當提高配鋁量和延長微波保溫時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、加熱時間10min、配鋁系數(shù)為1.3，