中文摘要：

在融盐中利用电脱氧的方法将Nb2O5和含Nb2O5混合金属氧化物直接还原成金属铌和铌基合金。研究Nb2O5和其它金属氧化物的粒度、压片强度和烧结程度等因素对阴极的导电性和电化学活性的影响、对电脱氧反应程度和反应速度的影响、以及对电脱氧产物金属铌和铌基合金结构性能的影响。采用电化学方法研究电脱氧制备金属铌和铌基合金的反应机理，确定反应的控制步骤。取不同反应阶段电脱氧产物，利用X-射线衍射、能谱以及扫描电镜和化学成分分析等手段对其进行成分、结构和形貌的分析，研究脱氧反应进程和反应机理。研究熔盐温度、组成和电脱氧电压与产物中残余氧量的关系。确定提高电脱氧的电流效率和降低能耗的手段。铌和铌基合金以其优良的性能被广泛地应用于钢铁、航空和低温超导领域。采用电脱氧制备铌和铌基合金与传统的制备方法相比较具有冶金流程短、成本低和环境友好的特点。

结论摘要：

熔盐电脱氧制备金属是工艺流程短、成本低和环境友好的冶金方法，特别是在高温金属和合金粉体的制备上具有独特的优势。以Nb2O5 、Ta2O5 和含Nb2O5 混合氧化物为原料制备氧化物微孔阴极，系统地研究了金属氧化物粉体的成型压力和烧结强度等因素对阴极的导电性和电化学活性的影响，以及对电脱氧反应速度、脱氧效果等的影响。结果显示上述因素对氧化物阴极的微观结构产生重要影响，可以对氧化物阴极的微观结构实现有效控制，获得高电化学反应活性的氧化物微孔阴极。熔盐电脱氧制备的铌中氧含量可降至0.9wt％以下，产物钽中的氧含量可降至0.8wt％。通过添加石墨粉、CaO和CaCO3对氧化物阴极进行改性。研究结果表明添加剂的适量加入可以有效地增加氧化物阴极的孔隙率；实现对阴极中氧化物晶粒尺寸的控制；引入本征和杂质缺陷，提高阴极导电性能和氧离子扩散速度；添加CaO和CaCO3还可以增加阴极对熔盐体系的湿润性。改性阴极可以加速熔盐电脱氧反应速度，降低产物的氧含量。以Nb2O5-SnO2，Nb2O5-TiO2和Nb2O5-Ta2O5为原料、熔盐电脱氧制备了Nb3Sn，NbTi和NbTa合金。