以Ti-6A1-4V合金為代表的鈦合金具有優(yōu)異的性能,在航空航天、國(guó)防軍工具有重要的戰(zhàn)略意義。作為生產(chǎn)超鈦合金的必備原料—釩鋁合金,其質(zhì)量是決定鈦合金質(zhì)量和產(chǎn)量的關(guān)鍵因素。當(dāng)今世界只有德國(guó)和美國(guó)等掌握航空航天級(jí)釩鋁合金熔煉技術(shù)。國(guó)內(nèi)以爐外法、兩步法和電鋁熱法為主流的釩鋁合金生產(chǎn)工藝又存在釩回收率低、合金均勻性差、流程長(zhǎng)、合金碳含量高等問題,因此探索出一種流程短、污染小、成本低并且具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的航空航天級(jí)釩鋁合金制備工藝就顯得尤為迫切。而目前制備合金所用98片釩雜質(zhì)含量過高,不能滿足制備高品質(zhì)釩鋁合金的需求。與此同時(shí),制備釩鋁合金產(chǎn)生大量的冶煉渣,如不能有效利用既造成環(huán)境污染又是對(duì)資源的浪費(fèi)。因此,本論文立足于高品質(zhì)釩鋁合金制備工藝的研究,兼顧原料的提純和尾渣的處理,從合金制備的源頭到結(jié)尾探索出一套切實(shí)可行的工藝流程,為實(shí)現(xiàn)釩鋁合金的工業(yè)化提供借鑒。以冶金級(jí)98片狀五氧化二釩為原料,采用氫氧化鈉溶液兩段溶出,水解沉淀法去除鐵、鋁等金屬離子,離子沉淀法去除硅、磷等非金屬元素,弱堿性條件下銨鹽沉釩,偏釩酸銨經(jīng)洗滌、煅燒,最終制得純度大于99.9%的高純五氧化二釩,可以應(yīng)用于高品質(zhì)釩鋁合金... 

【文章來源】：東北大學(xué)遼寧省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁(yè)數(shù)】：89 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

圖３．１不同溫度下各反應(yīng)的Ａｔｆ??Ｆｉｇ．３．１?ＡＧ°ｓ?ｏｆ?ｒｅａｃｔｉｏｎｓ?ａｔ?ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ?ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ??

?－??圖３．４?ＣａＯ－Ａｌ２ＯｒＣａＦ２三元渣系圖??Ｆｉｇ．３．４?Ｔｒｉｎａｒｙ?ｓｌａｇ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ＣａＯ－Ａｌ２〇３－ＣａＦ２??在金屬熱還原過程中同時(shí)加入氟化鈣、氧化鈣作為造渣劑時(shí)，便會(huì)產(chǎn)生??ＣａＯ－Ａｌ２０３－ＣａＦ２三元渣，該渣的脫氧和去夾雜能力比較強(qiáng)。在該渣系中，氧化鈣的主要??作用是提高堿度，而氟化鈣的作用主要為降低渣的初晶溫度，提高渣流動(dòng)性，為后續(xù)反??應(yīng)創(chuàng)造良好的動(dòng)力學(xué)條件。該渣系中氧化鈣和氟化鈣應(yīng)有合適的比例，如果比值過高則??爐渣的中氧化鈣含量過高，會(huì)造成爐渣熔化溫度較高，流動(dòng)性差，渣金分離不佳；若比??值過低，則渣中氟化鈣含量過高，堿度不夠，對(duì)冶煉不利，耐火材料腐蝕嚴(yán)重，同時(shí)氟??含量高的渣在高溫下?lián)]發(fā)性較強(qiáng)，使得熔渣成分不穩(wěn)定，同時(shí)會(huì)造成環(huán)境污染，而??ＣａＯ－Ａｌ２０３

氟化鈣似乎并沒有起到降低初晶溫度濃度，增加流動(dòng)性的作用，反應(yīng)進(jìn)程緩慢，??結(jié)束終點(diǎn)不明顯，渣金分離不佳，釩的回收率僅為６０％？７０％，若采用單一氟化鈣造渣??還會(huì)有渣量過大的問題，且渣金完全不能分離，圖３．５所示為采用三元渣系得到的合金??和渣，圖３．６為單一ＣａＦ２造渣的實(shí)驗(yàn)產(chǎn)物。??網(wǎng)禱??ｍ??圖３．５?ＣａＯ－Ａｌ２ＯｒＣａＦ２三元渣系合金及渣的照片??Ｆｉｇ．３．５?Ｐｈｏｔｏｓ?ｏｆ?ａｌｌｏｙ?ａｎｄ?ｓｌａｇ?ｍａｄｅ?ｂｙ?ＣａＯ－Ａｌ２〇３＇ＣａＦ２?ｔｒｉｎａｒｙ?ｓｌａｇ?ｓｙｓｔｅｍ??ＴｉＴ＂Ｔ?＿??圖３，６?ＣａＦ２－Ａｌ２０３渣系實(shí)驗(yàn)產(chǎn)物照片??Ｆｉｇ．３．６?Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ?ｐｒｏｄｕｃｔ?ｕｓｉｎｇ?ＣａＦ２－Ａｌ２〇３?ｓｌａｇ?ｓｙｓｔｅｍ??３．３電鋁熱法主要設(shè)備及工作原理??圖３．７為電鋁熱法制備釩鋁合金使用的ＫＬ－１００型對(duì)電極直流電弧爐，其變壓器額??定容量為２００ｋＶＡ，變壓器二次電壓為４０Ｖ￣１００Ｖ，以及ＫＺ－４０００Ａ型平行電極直流電??弧爐，其變壓器額定容量為２００ｋＶＡ，變壓器二次電壓為４０Ｖ？６０Ｖ。電弧爐是由配電柜、??控制臺(tái)、電極夾持器、升降機(jī)、石墨電極，鋼制爐殼和基座組合而成。其工作原理是，??爐子給電后下放電極，當(dāng)電極的底端和下部的爐料距離縮短到一定程度后，在強(qiáng)大電場(chǎng)??的作用下

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]水冷銅坩堝一步鋁熱法制取高純釩鋁合金[J]. 彭予民,王恒.  鋼鐵釩鈦. 2013(06)
[2]Al-Si系合金中除鐵工藝的探討[J]. 聶鐵安,彭繼華.  冶金叢刊. 2013(04)
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[5]聚變用釩及釩基合金性能的研究現(xiàn)狀及進(jìn)展[J]. 林波,楊維才,董鮮峰,遲永剛,劉梅,曾大鵬,沈軍.  材料導(dǎo)報(bào). 2012(S2)
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[9]石煤提釩鈉化焙燒與鈣化焙燒工藝研究[J]. 別舒,王兆軍,李清海,張衍國(guó).  稀有金屬. 2010(02)
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碩士論文
[1]金屬熱還原—二次精煉制備高鈦鐵[D]. 高騰躍.東北大學(xué) 2012
[2]金屬熱還原—精煉法制備Ti-6Al-4V合金[D]. 吳萬華.東北大學(xué) 2012
[3]Al-V中間合金制備工藝研究[D]. 胡洋.東北大學(xué) 2011
[4]高純五氧化二釩的制備及偏釩酸銨結(jié)晶機(jī)理的研究[D]. 段冉.中南大學(xué) 2011



本文編號(hào)：3270804