CN110923559B - 一种钒氮合金及其生产方法 - Google Patents

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Abstract

一种钒氮合金及其生产方法，本发明之钒氮合金，主要元素组成如下：钒78‑80%，氮18‑19%，碳1‑3%，磷0.03‑0.05%，硫0.03‑0.05%，余量为其他杂质。本发明还包括所述钒氮合金的生产方法。本发明氮化混合气体中加入少量氩气和氨气，能加快反应的进行，并且能提高钒氮合金中氮的含量。可能是氨气中的氮在高温下发生分离，可能会与氮气中的氮元素重排，增加反应体系中游离氮的含量，加快反应的进行。本发明通过原料的破碎、压板，将原料的延展与氮气形成最大接触面，增加氮气的流动和接触面，更好更快更加经济的生产钒氮合金。

Description

一种钒氮合金及其生产方法
技术领域
本发明涉及钒氮合金生产技术领域，特别是涉及一种钒氮合金及其生产方法。
背景技术
钒是一种重要的合金元素，在钢中添加万分之几就对钢的强度有明显的提高，钒氮合金是比钒铁更有效的合金添加剂，在保持钢的强度水平基本相同的情况下，钢中添加钒氮合金比添加钒铁节约钒30％以上，从而降低了钢的生产成本，虽然钒氮合金的生产方法较多，例如真空法、常压氮化法等，且生产都已达到了较高的水平，但其都存在产量较低、质量不稳等问题，为了提高钒氮合金的产品质量，需要一种反应迅速、氮含量高的钒氮合金生产方法。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，克服现有技术的不足，提供一种氮含量高的钒氮合金及其生产方法。
本发明解决其技术问题采用的技术方案是：
本发明之钒氮合金，主要元素组成如下：钒78-80%，氮18-19%，碳1-3%，磷0.03-0.05%，硫0.03-0.05%，余量为其他杂质。
本发明之钒氮合金的生产方法，包括以下步骤：
步骤一：将五氧化二钒、三氧化二钒分别进行研磨，研磨后分别通过筛网筛选出粒径70-100目之间的细粉状五氧化二钒、细粉状三氧化二钒；
步骤二：将步骤一所得细粉状五氧化二钒、细粉状三氧化二钒掺杂石墨烯、铝粉和烧结助剂氧化镁，均匀混合后压制成薄板；
各原料的重量份数分别为：细粉状五氧化二钒20-30份、细粉状三氧化二钒40-50份、石墨烯15-20份、铝粉1-2份和烧结助剂氧化镁0.5-1份；
步骤三：将步骤二所得薄板放入炉窑中不叠层摆放；
步骤四：将炉窑内的空气抽空并通入含氮混合气体进行高温煅烧3-4小时，即得。
所述含氮混合气体的组成：氮气体积含量为90-95%，氩气体积含量为4-9%，氨气体积含量0.1-1%。研究表明，加入少量氩气和氨气，能加快反应的进行，并且能提高钒氮合金中氮的含量。机理尚不明确，可能是氨气中的氮在高温下发生分离，可能会与氮气中的氮元素重排，增加反应体系中游离氮的含量，加快反应的进行。
高温煅烧的温度为1300-1400℃。通过调整配比和加入各助剂，可以显著降低煅烧的温度，以利于节省能源。
本发明中加入石墨烯，可以显著的降低煅烧的温度，并且缩短煅烧的时间。
本发明氮化混合气体中加入少量氩气和氨气，能加快反应的进行，并且能提高钒氮合金中氮的含量。可能是氨气中的氮在高温下发生分离，可能会与氮气中的氮元素重排，增加反应体系中游离氮的含量，加快反应的进行。
本发明通过原料的破碎、压板，将原料的延展与氮气形成最大接触面，增加氮气的流动和接触面，更好更快更加经济的生产钒氮合金。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
本实施例之钒氮合金，主要元素组成如下：钒78%，氮19%，碳2%，磷0.03%，硫0.05%，余量为其他杂质。
本实施例之钒氮合金的生产方法，包括以下步骤：
步骤一：将五氧化二钒、三氧化二钒分别进行研磨，研磨后分别通过筛网筛选出粒径70-100目之间的细粉状五氧化二钒、细粉状三氧化二钒；
步骤二：将步骤一所得细粉状五氧化二钒、细粉状三氧化二钒掺杂石墨烯、铝粉和烧结助剂氧化镁，均匀混合后压制成薄板；
各原料的重量份数分别为：细粉状五氧化二钒20份、细粉状三氧化二钒50份、石墨烯20份、铝粉2份和烧结助剂氧化镁1份；
步骤三：将步骤二所得薄板放入炉窑中不叠层摆放；
步骤四：将炉窑内的空气抽空并通入含氮混合气体进行高温煅烧4小时，即得。
所述含氮混合气体的组成：氮气体积含量为95%，氩气体积含量为4%，氨气体积含量1%。研究表明，加入少量氩气和氨气，能加快反应的进行，并且能提高钒氮合金中氮的含量。机理尚不明确，可能是氨气中的氮在高温下发生分离，可能会与氮气中的氮元素重排，增加反应体系中游离氮的含量，加快反应的进行。
高温煅烧的温度为1300℃。通过调整配比和加入各助剂，可以显著降低煅烧的温度，以利于节省能源。
实施例2
本实施例之钒氮合金，主要元素组成如下：钒80%，氮18%，碳1%，磷0.05%，硫0.05%，余量为其他杂质。
本实施例之钒氮合金的生产方法，包括以下步骤：
步骤一：将五氧化二钒、三氧化二钒分别进行研磨，研磨后分别通过筛网筛选出粒径70-100目之间的细粉状五氧化二钒、细粉状三氧化二钒；
步骤二：将步骤一所得细粉状五氧化二钒、细粉状三氧化二钒掺杂石墨烯、铝粉和烧结助剂氧化镁，均匀混合后压制成薄板；
各原料的重量份数分别为：细粉状五氧化二钒30份、细粉状三氧化二钒40份、石墨烯15份、铝粉2份和烧结助剂氧化镁0.5份；
步骤三：将步骤二所得薄板放入炉窑中不叠层摆放；
步骤四：将炉窑内的空气抽空并通入含氮混合气体进行高温煅烧3小时，即得。
所述含氮混合气体的组成：氮气体积含量为90%，氩气体积含量为9%，氨气体积含量1%。研究表明，加入少量氩气和氨气，能加快反应的进行，并且能提高钒氮合金中氮的含量。机理尚不明确，可能是氨气中的氮在高温下发生分离，可能会与氮气中的氮元素重排，增加反应体系中游离氮的含量，加快反应的进行。
高温煅烧的温度为1400℃。通过调整配比和加入各助剂，可以显著降低煅烧的温度，以利于节省能源。
实施例3
本实施例之钒氮合金，主要元素组成如下：钒79%，氮18.5%，碳2%，磷0.03%，硫0.03%，余量为其他杂质。
本实施例之钒氮合金的生产方法，包括以下步骤：
步骤一：将五氧化二钒、三氧化二钒分别进行研磨，研磨后分别通过筛网筛选出粒径70-100目之间的细粉状五氧化二钒、细粉状三氧化二钒；
步骤二：将步骤一所得细粉状五氧化二钒、细粉状三氧化二钒掺杂石墨烯、铝粉和烧结助剂氧化镁，均匀混合后压制成薄板；
各原料的重量份数分别为：细粉状五氧化二钒25份、细粉状三氧化二钒45份、石墨烯18份、铝粉1份和烧结助剂氧化镁1份；
步骤三：将步骤二所得薄板放入炉窑中不叠层摆放；
步骤四：将炉窑内的空气抽空并通入含氮混合气体进行高温煅烧4小时，即得。
所述含氮混合气体的组成：氮气体积含量为92%，氩气体积含量为7.9%，氨气体积含量0.1%。研究表明，加入少量氩气和氨气，能加快反应的进行，并且能提高钒氮合金中氮的含量。机理尚不明确，可能是氨气中的氮在高温下发生分离，可能会与氮气中的氮元素重排，增加反应体系中游离氮的含量，加快反应的进行。
高温煅烧的温度为1400℃。通过调整配比和加入各助剂，可以显著降低煅烧的温度，以利于节省能源。
对比例1
本对比例之钒氮合金的生产方法，除将石墨烯替换为碳粉外，其他反应条件与实施例1相同。
本对比例所得钒氮合金，主要元素组成如下：钒70%，氮15%，碳2%，磷0.03%，硫0.05%，余量为其他杂质。
对比例2
本对比例之钒氮合金的生产方法，除将含氮混合气体替换为氮气外，其他反应条件与实施例2相同。
本对比例所得钒氮合金，主要元素组成如下：钒71%，氮16%，碳3%，磷0.03%，硫0.05%，余量为其他杂质。
对比例3
本对比例之钒氮合金的生产方法，步骤二均匀混合后不压制成薄板，直接放入炉窑内反应，其他反应条件与实施例3相同。
本对比例所得钒氮合金，主要元素组成如下：钒76%，氮16%，碳4%，磷0.06%，硫0.06%，余量为其他杂质。

Claims (1)

1.一种钒氮合金，其特征在于，主要元素组成如下：钒78%，氮19%，碳2%，磷0.03%，硫0.05%，余量为其他杂质；
生产所述钒氮合金的方法，包括以下步骤：
步骤一：将五氧化二钒、三氧化二钒分别进行研磨，研磨后分别通过筛网筛选出粒径70-100目之间的细粉状五氧化二钒、细粉状三氧化二钒；
步骤二：将步骤一所得细粉状五氧化二钒、细粉状三氧化二钒掺杂石墨烯、铝粉和烧结助剂氧化镁，均匀混合后压制成薄板；
各原料的重量份数分别为：细粉状五氧化二钒20份、细粉状三氧化二钒50份、石墨烯20份、铝粉2份和烧结助剂氧化镁1份；
步骤三：将步骤二所得薄板放入炉窑中不叠层摆放；
步骤四：将炉窑内的空气抽空并通入含氮混合气体进行高温煅烧4小时，即得；
所述含氮混合气体的组成：氮气体积含量为95%，氩气体积含量为4%，氨气体积含量1%；
高温煅烧的温度为1300℃。
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