熔盐中阴极自烧结电化学还原制备钛、钒及铬碳化物研究

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1、万方数据分类号UDC密级学位论文熔盐中阴极自烧结电化学还原制备钛、钒及铬碳化物研究作者姓名：郎晓川指导教师：翟玉春教授，谢宏伟副教授申请学位级别：博士学科类别：工学学科专业名称：冶金物理化学东北大学冶金物理化学研究所论文提交日期：2014年1月论文答辩日期：2014年3月学位授予日期：2014年5月答辩委员会主席：吴维叟评阅人：东北大学2014年3月万方数据ADissertationinPhysicalChemistryofMetallurgyPreparationofCarbidesofTitanium，VanadiumandChromiumb

2、yElectro--chemicalReductionoftheSelf-sinteredIIeicalKeUCtiOnIIentereCathodeinMoltensaltbyLangXiaochuanSupervisor：ProfessorZhaiYuchunViceProfessorXieHongweiNortheasternUniversityMarch2014万方数据独创性声明本人声明，所呈交的学位论文是在导师的指导下完成的。论文中取得的研究成果除加以标注和致谢的地方外，不包含其他人己经发表或撰写过的研究成果，也不包括本人为获得其他学位

3、而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文作者签名：协硝L价7lf日期：五汐／,-f、弓·弓}学位论文版权使用授权书本学位论文作者和指导教师完全了解东北大学有关保留、使用学位论文的规定：即学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人同意东北大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索、交流。作者和导师同意网上交流的时问为作者获得学位后：半年口一年口一年半口两年彤学位论文作者签名：g--f蹴川1签字日期：)p7斗．弓、弓l毒∽k、叶式住¨

4、●∥U门钞名期签日再7一师字导签万方数据东北大学博士学位论文摘要熔盐中阴极自烧结电化学还原制备钛、钒及铬碳化物研究摘要FFC法是近十几年来发展起来的一种新的工艺流程较短的冶金工艺。较传统的熔盐电解制备金属或金属合金的方法相比较，其优势在于FFC法中阴极金属氧化物无需溶于熔盐，避免了金属氧化物在熔盐中溶解度小及溶解速率慢的问题且金属氧化物发生的是原位电化学还原反应，便于较精确的控制合金的比例。FFC法的不足之处之一是阴极片要采用烧结才能满足强度要求，这无疑不利于该法的降耗。现阶段钛、钒、铬等金属碳化物的制备技术仍以高温碳热还原法为主。本论文利用FF

5、C法，采用熔盐中阴极自烧结电化学还原制备钛、钒及铬碳化物，以期达到降低能耗。论文以Ti02．C为原料，石墨为阳极，CaCl2及CaCl2基熔盐中阴极自烧结电化学还原制备TiC粉体。采用循环伏安法、计时电流法等电化学研究方法以及自烧结熔盐电解不同阶段的阴极产物XRD分析结果对TiC制备机理进行研究。结果表明TiC的还原过程为Ti4++(c)_÷Ti3++(c)-÷Ti2++(c)_Ti(c)三步还原完成，并且还原过程是不可逆过程。考察了电解时问、电解温度、电解电压对电解结果的影响，确定合适的工艺条件为电解温度800℃，电解电压3．2V，电解时间12

6、小时。该条件下电流效率约为40．67％，电耗约为0．77km·kg一。进行了阴极放大100倍的自烧结熔盐电解实验，制备出了TiC粉体；电解温度800。C，电解电压3．2V，阴极电解完全需要32h，电流效率略有提高为47．27％。CaCl2-NaCl熔盐和纯CaCl2熔盐体系相比较，在纯CaCl2熔盐体系中制备碳化钛具有更好的电解效果。由Ti02一CaO—C混合粉体经烧结制备出复合体CaTi03．C，电解该复合体制备出粉体TiC：阴极中CaO的加入能够提高恒电位电解制备TiC的电解效率，但由于烧结步骤的增加导致该工艺与阴极中未添加CaO的碳化钛制备

7、工艺相比总电耗没有明显变化。以V205．C为原料，石墨为阳极，CaCl2熔盐中阴极自烧结电化学还原制备出VC。粉体；采用循环伏安法、计时电流法等电化学研究方法以及自烧结熔盐电解不同阶段的阴极产物XRD分析结果对VC。制备机理进行研究。结果表明V205-C到万方数据东北大学博士学位论文摘要VC。阴极电化学还原制备过程按：V5++(C)一V3++(C)一V2++(C)一V(C)三步完成，还原过程是不可逆的。考察了电解温度、电解电压、电解时问对电解产物的影响，合适的制备工艺条件为电解温度800℃，电解电压3．2V，电解时间10小时，该条件下电解效率约为

8、36～42％，电耗约为1．57kWh·kg～。以Cr203．C为原料，石墨为阳极，CaCl2熔盐中阴极自烧结电化学还原制备出Cr3C2粉