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摘要
围绕开发连续、高效、低成本的一步法合成碳氮化钒的技术，在总结氮化钒生产工艺过程研究的基础上，以V2O5为原料，焦炭为还原剂，经过破碎、混料和压制成块、烘干后进行还原氮化过程，在高纯氮气气氛下探索了高温碳热还原一步法制备碳氮化钒的最佳生产工艺条件。通过对V2O5的还原过程进行热力学分析计算并利用FactSage热力学软件对其进行理论研究，采用XRD、SEM等测试方法对反应温度、反应时间、氮气流量、制样压力等影响因素进行单因素试验分析，结果表明，碳化钒的氮化反应是逐级进行的，碳氮化钒的反应过程为V2O5→V2O4→V2O3→VC→VCN。试验中产生的CO会改变炉内气体分压，会对碳化温度和氮化温度产生影响，因此反应过程中应严格控制体系的CO和N2分压；反应时间和氮气流量对反应产物的钒、氮、碳含量产生不同的影响，钒含量和氮含量随着反应时间的增加和氮气流量的增大而增加，碳含量随着反应时间的增加而降低；压力大小决定了反应物的孔隙率，在保证压块产品质量的基础上，增大制样压力使颗粒间的接触面积增加、反应比表面积增大，还原效果佳。综合考虑，设置配碳系数为35%、制样压力为20MPa，在900℃时碳热还原、1480℃时氮化反应保温180min，试验最终可获得75.55% V，13.91% N，4.96% C（质量分数）的碳氮化钒产品，符合国家制定标准。
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