[发明专利]钒铝合金的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于冶金领域，具体涉及一种钒铝合金的制备方法。

背景技术

钛合金被广泛用于军事工业、航空航天工业和民用工业，钒铝合金是生产钛合金的重要原料。在钛合金中钒是一种很强的β稳定剂，能改变合金的耐热和冷加工性能，使得合金具有良好的焊接性能和机械强度。目前钒铝合金的主要生产工艺是以纯的五氧化二钒为原料，采用铝热法工艺，炉外法生产。

但是，若仅以五氧化二钒为原料生产钒铝合金，炉内热量过大，会使反应太剧烈而发生喷溅。若加入冷却剂，虽可以防止喷溅，但却不能最大限度的利用反应热，增加了钒铝合金的生产成本，在一定程度上制约了钒铝合金的发展。

发明内容

本发明解决的技术问题是现有钒铝合金的生产成本高，制备过程易发生喷溅。

本发明解决上述技术问题的技术方案是提供一种钒铝合金的制备方法，包括以下步骤：以偏钒酸铵和五氧化二钒为原料，以Al粉为还原剂，点火还原制得钒铝合金和炉渣。

上述钒铝合金的制备方法中，所述的偏钒酸铵和五氧化二钒折合为V︰O的摩尔比为1︰3.5～3.7。

上述钒铝合金的制备方法中，所述Al粉的用量为理论计算值的1.1～1.4倍。所述理论计算值为完全还原偏钒酸铵和五氧化二钒所需Al粉的质量。其中，偏钒酸铵需折合为五氧化二钒计算。

上述钒铝合金的制备方法中，所述偏钒酸铵和五氧化二钒的纯度≥99.5％，所述的Al粉的纯度≥99.7％。

上述钒铝合金的制备方法中，所述点火的点火剂为氯酸钾。所述氯酸钾的纯度为分析纯。

本发明的有益效果是：与现有工艺相比，本发明提供的方法利用五氧化二钒与Al粉反应的热量对偏钒酸铵进行脱氨，同时，加入偏钒酸铵可以使得反应更加平稳，避免喷溅，完全符合大规模工业生产。本发明提供的方法既充分利用了五氧化二钒与Al粉反应的热量，又避免了喷溅，减小了热量损失，降低了生产成本。

具体实施方式

钒铝合金的制备方法，包括以下步骤：以偏钒酸铵和五氧化二钒为原料，以Al粉为还原剂，点火还原制得钒铝合金和炉渣。

上述钒铝合金的制备方法中，所述的偏钒酸铵和五氧化二钒折合为V︰O的摩尔比为1︰3.5～3.7。所述偏钒酸铵和五氧化二钒折合为V︰O的计算方式为V︰O的摩尔比＝(n_偏钒酸铵+2n_{五氧化二钒})︰(3n_偏钒酸铵+5n_{五氧化二钒})；其中，n_偏钒酸铵为偏钒酸铵的摩尔量，n_{五氧化二钒}为五氧化二钒的摩尔量。

上述钒铝合金的制备方法中，所述Al粉的用量为理论计算值的1.1～1.4倍。所述理论计算值为完全还原偏钒酸铵和五氧化二钒所需Al粉的质量。其中，偏钒酸铵需折合为五氧化二钒计算。所述偏钒酸铵折合为五氧化二钒的计算方式为：偏钒酸铵的摩尔量︰五氧化二钒的摩尔量＝2︰1。

上述钒铝合金的制备方法中，所述偏钒酸铵和五氧化二钒的纯度≥99.5％，所述的Al粉的纯度≥99.7％。

上述钒铝合金的制备方法中，所述点火的点火剂为氯酸钾。所述氯酸钾的纯度为分析纯。

本方法利用铝与五氧化二钒的热量，使得偏钒酸铵分解为五氧化二钒和氨气，分解生成的五氧化二钒继续与铝反应，持续提供热量，这样既防止了五氧化二钒与铝反应热量过高喷溅，又充分利用了反应热量使偏钒酸铵分解。但偏钒酸铵与五氧化二钒配比需保持在一定范围内。若偏钒酸铵配比过高，反应无法自发进行；若偏钒酸铵配比过低，反应会因过于剧烈而喷溅。

实施例1

将偏钒酸铵69kg和五氧化二钒31kg(按V︰O的摩尔比为1︰3.7)配制成100kg原料，铝粉的用量60kg(为理论用量的1.20倍)，以氯酸钾为点火剂，进行铝热还原反应，103秒反应结束。得到的钒铝合金产品中V含量为85.1wt％。冶炼过程中没有发生喷溅。

实施例2

将偏钒酸铵70.2kg和五氧化二钒29.8kg(按V：O的摩尔比为1：3.6)配制成100kg原料，铝粉的用量40.5kg(为理论用量的1.28倍)，以氯酸钾为点火剂，进行铝热还原反应，96秒反应结束。得到的钒铝合金产品中V含量为79.7wt％。冶炼过程中没有发生喷溅。

实施例3