氮化硅錳合成技術(shù)研究.pdf

1、氮在鋼中具有一系列的有益作用，被認(rèn)為是最有研究和開發(fā)價值的新材料之一。金屬、非金屬氮化物，廣泛地應(yīng)用于一些特種鋼冶煉中。氮化硅錳作為一種新型氮添加劑，其氮含量高，在鋼中可以起到增氮作用，使鋼中的Nb沉淀強化和細(xì)化晶粒作用明顯增強，促進和優(yōu)化釩的析出，達到增氮降釩的效果。氮化硅錳合金在高氮合金鋼生產(chǎn)中具有很好的利用前景。
　　本課題以硅鐵合金和硅錳鐵合金為原料，采用高溫直接氮化法合成氮化硅錳合金。
　　熱力學(xué)計算與分析表明，單

2、質(zhì)Si氮化生成Si3N4，T＜2295K前，ΔrGθ一直為負(fù)值。在T＜900K之前，錳氮化生成ΔGGθMn5N2＜ΔGθMn4N。當(dāng)T＞900K之后，ΔGθMn5N2＞ΔGθMn4N。Mn5N2發(fā)生分解的反應(yīng)自由能在T＞600K后就為負(fù)值，Mn4N相要比Mn5N2相更加穩(wěn)定，氮化錳相中的主要合成物為Mn4N。Mn/Mn4N與Si氮化生成MnSiN2時，反應(yīng)吉布斯自由能ΔrG＜0的臨界轉(zhuǎn)化溫度隨著氮氣分壓的增大越來越高，氮化反應(yīng)更容易進行

3、，在低氮氣分壓下就可以氮化合成，增大氮氣分壓可以促進氮化反應(yīng)。
　　本實驗考察了原料配比、氮氣流量、氮化溫度、氮化時間、添加劑和催化劑等因素的影響。得出較佳氮化合成工藝:原料硅錳比為11∶4和6∶5，添加30％稀釋劑和5％的NH4Cl催化劑，在1673K氮化保溫4h、氮氣流量控制在3.5L/min，得到氮化硅錳中氮含量分別為31.5％和28.9％。XRD衍射和SEM形貌能譜分析結(jié)果表明，較佳工藝合成的氮化硅錳相主要為:MnSiN2