一种微负压氮化钒的制备方法及其产品.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN105671393A(43)申请公布日2016.06.15(21)申请号201610007787.3(22)申请日2016.01.07(71)申请人湖北湖大天沭新能源材料工业研究设计院有限公司地址430062湖北省武汉市武昌区友谊大道368号湖北大学物电大楼13F(72)发明人田键周昱(74)专利代理机构北京轻创知识产权代理有限公司11212代理人杨立(51)Int.Cl.C22C27/02(2006.01)C22C1/10(2006.01)权利要求书1页说明书4页(54)发明名称一种微负压氮化钒的制备方法及其产品(57)摘要本发明属于钒类合金的制备技术领域，具体涉及一种微负压氮化钒的制备方法及其产品。该方法为：在反应炉中将钒酸铵与碳粉形成的块状原料在由体积比为5～6:1的N2与CH4混合得到混合保护气体的气氛条件下加热到800～1100℃的反应温度进行反应，得到产物，再将产物在反应炉中自然冷却，出炉即得氮化钒。本发明具有以下优点：实现了以钒酸铵直接为原料，降低了原料来源的成本，且由于原料中本身含有氮元素，降低了反应过程中对高纯度氮源的依赖；显著的降低了反应温度，从而降低了生产条件和生产成本；实现了以成本低廉、易得的还原性气体天然气作为保护气体，从而降低了生产条件和生产成本。CN105671393ACN105671393A权利要求书1/1页1.一种微负压氮化钒的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1)在反应炉中将钒源与碳粉形成的块状原料在混合保护气体的气氛条件下加热到反应温度进行反应，得到产物；2)将步骤1)得到的产物在反应炉中自然冷却，出炉即得氮化钒；其中，步骤1)中：所述的钒源为钒酸铵；所述的混合保护气体由体积比为5～6:1的N2与CH4混合得到；所述的反应温度为800～1100℃。2.根据权利要求1所述的微负压氮化钒的制备方法，其特征在于：步骤1)中，钒酸铵与碳粉的质量比为1：0.2～0.05。3.根据权利要求2所述的微负压氮化钒的制备方法，其特征在于：所述混合保护气体的气压为0.6～0.9atm。4.根据权利要求3所述的微负压氮化钒的制备方法，其特征在于：步骤1)中的反应时间为1～3个小时。5.根据权利要求3所述的微负压氮化钒的制备方法，其特征在于：步骤2)中自然冷却到140～160℃以下。6.根据权利要求3所述的微负压氮化钒的制备方法，其特征在于：步骤1)中钒源与碳粉通过粘结剂形成块状原料或通过机械方法压实形成块状原料，所述的粘结剂为质量分数为2～3％的聚乙烯醇类粘结剂的水溶液。7.根据权利要求1至6任一所述的微负压氮化钒的制备方法，其特征在于：钒酸铵中钒的质量分数为25～35％。8.根据权利要求1至6任一所述的微负压氮化钒的制备方法，其特征在于：所述的碳粉为石墨或炭黑。9.一种根据权利要求1至8任一所述的微负压氮化钒的制备方法制备得到的氮化钒合金。10.根据权利要求9所述的氮化钒合金，其特征在于，各元素的质量百分含量为：78～83％的V，12～18％的N，1～5％的C，0.1～0.5％的O。2CN105671393A说明书1/4页一种微负压氮化钒的制备方法及其产品技术领域[0001]本发明属于钒类合金的制备技术领域，具体涉及一种微负压氮化钒的制备方法及其产品。背景技术[0002]金属钒在钢铁工业中已有近百年的时间，一直以钒铁的形式进行使用。钒氮合金是一种最新型的合金添加剂，可以替代氮化钒铁用于微合金化钢的生产。它有两种晶体结构：一是V3N，六方晶体结构，硬度极高，显微硬度约为1900HV，熔点不可测；二是VN，面心立方晶体结构，显微硬度约为1520HV，熔点为2360度。广泛用于切削工具、磨具和结构材料中。同时也是一种良好的催化剂，具有高催化活性、高选择性、良好的稳定性和抗中毒性能。钒氮合金添加于结构钢、工具钢、管道钢、钢筋及铸铁中，比氮化钒铁更能提高钢的强度、韧性、延展性及抗热疲劳性等综合机械性能，并使钢具有良好的可焊性。[0003]在热轧的高强度低合金钢中，微合金元素钒和钢中的碳氮元素结合，以微小的碳氮化物形式析出，一方面起到了细化晶粒的作用以获得良好韧性，另一方面起到沉淀强化的作用从而显著提高钢的屈服强度。由于钒氮的交互作用，随着氮含量的显著增高，则可以相应的减少指定强度水平所需的钒含量，因此新型钒添加剂的研发势在必行。碳化钒以及碳氮化钒均具有能耗小，成本低，钒的回收率高的优点，相对而言，在合金中碳含量要控制在较低水平，因此氮化钒是更为理想的新型钒添加剂。[0004]钒氮合金的主要优点有：[0005](1)钒氮合金比钒铁具有更有效的强化和细化晶粒作用。[0006](2)使用钒氮合金可以节约钒添加量，相同强度条件下钒氮合金与钒铁相比可