利用V2O5制備氮化釩鐵的反應過程及動力學研究

王斌，李冬，杜金晶，朱軍，劉漫博，王歡

(1.西安建筑科技大學冶金工程學院，陜西西安，710055；2.陜西省先進儲能與釩新材料工程技術研究中心，陜西安康，725000)

添加釩可顯著提高鋼材的強度和韌性[1-2]，主要應用于煉鋼領域，其添加形式主要包括釩鐵、氮化釩和氮化釩鐵等。其中，氮化釩和氮化釩鐵是較新型的含釩添加劑，由于氮元素的引入提高了合金強化作用，因此可節約釩元素的使用，從而有助于降低煉鋼成本[3-4]。氮化釩鐵與氮化釩在煉鋼時的作用機理相近，但與氮化釩相比，氮化釩鐵具有密度大的優勢，煉鋼過程中，可更有效地穿越渣層，進入到鋼水內，因此釩的穩定性更強，更容易精確控制。目前，氮化釩鐵的制備方法普遍采用釩鐵滲氮法，即以熔融或粉末的釩鐵為原料，進行高溫液體滲氮[5-6]或固態滲氮[7-12]。由于釩鐵原料本身的制備過程能耗較高，并且會產生大量的含釩廢渣[13-14]，因此會造成釩資源的浪費，同時也會造成環境壓力。為避免使用釩鐵原料，有研究直接以釩氧化物、鐵粉和碳粉為原料，進行了氮化釩鐵的制備，混合均勻的物料壓制成型后，在氮氣氣氛下加熱，經還原、碳化和氮化反應，最終可制得氮化釩鐵[15-17]。該方法工藝簡單、無污染，應用前景廣闊，但目前關于該方法的研究主要集中在工藝條件方面，對化學反應過程的研究較少。鑒于此，本文作者針對釩氧化物直接制備氮化釩鐵工藝的反應過程開展研究，采用TG-DSC技術分析各溫度階段發生的反應，并利用失重曲線對反應的動力學過程進行研究。……