铝热法制备钒铝合金热力学及动力学研究

段生朝^1,2，郭汉杰^1,2，郭靖^1,2，石骁^1,2，刘帅^1,2，于梦曦^1,2

1. 北京科技大学冶金与生态工程学院2. 高端金属材料特种熔炼与制备北京市重点实验室

摘 要：基于原子-分子理论建立了计算Al-V二元合金系结构单元质量作用浓度的热力学模型。利用文献报道的2 000、2 073、2 173、2 273 K下Al-V二元系的活度计算了生成Al8V5、Al4V反应的平衡常数,并进一步得到其摩尔标准吉布斯自由能的表达式。同时采用TG-DSC热重同步热试验分析的方法,研究了不同升温速率下,铝热法合成钒铝合金反应机理及化学反应动力学。结果发现温度在660⁶90℃时,差示扫描量热曲线各出现一个吸热、放热峰,说明反应机理已发生改变。然后分别运用Kissinger法、Kissinger-Crane法求解铝热反应动力学参数,建立动力学方程,通过动力学计算得到表观活化能E=448.96 k J/mol,频率因子A=1.98×10²⁹m/s,反应级数n=0.83。

关键词：钒铝合金;铝热法;原子-分子理论;热力学;差示扫描量热;动力学;