[发明专利]基于铝热还原制备钒铝合金的布料方法

说明书

本发明属于钒系合金生产技术领域，具体涉及基于铝热还原制备钒铝合金的布料方法。本发明所要解决的技术问题是提供基于铝热还原制备钒铝合金的布料方法，以减小钒铝合金饼上下层的偏析，提高合格品产量。该方法是：先将金属铝A铺于反应炉底，再将五氧化二钒、冷却剂和金属铝B混合均匀，铺于金属铝A上，点火反应，结束后冷却，去掉溶渣得钒铝合金。本发明方法可降低钒铝合金饼上下偏析，使成品的合格品产量提高，工艺简便，具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明属于钒系合金生产技术领域，具体涉及基于铝热还原制备钒铝合金的布料方法。

背景技术

航空航天领域用于制备飞机骨架和发动机的钛合金中Ti-6Al-4V和Ti-8Al-1Mo-1V两种合金用量约占钛合金市场的一半。钛合金中的钒是以钒铝合金的形式加入，我国主要采用钒铝合金制备Ti-6Al-4V。钒铝合金与金属钛重熔制备含钒钛合金，其质量的优劣直接影响航空航天用钛合金的性能。为了达到所期望的宇航、航空工业钛合金的最佳性能，关键之一是制备纯度优、成分均匀的钒铝中间合金。

目前，国内生产钒铝中间合金的大多数企业采用铝热自蔓延还原的工艺，该工艺路线成熟，现有技术水平较高，钒的回收率普遍能达到90％以上。中国专利文献CN107099718A公开了“基于铝热自蔓延梯度还原与渣洗精炼制备钨铁合金的方法”，中国专利文献CN104120304B公开了“一种基于铝热自蔓延-喷吹深度还原制备钛铝合金的方法”。从上述公开的内容看，目前铝热自蔓延还原反应是均是将原料与铝粒按一定比例混合均匀，铺入反应炉内，点火发生铝热反应，反应结束后等待试样冷却后再处理。有人提出喷吹精炼渣以达到精炼的目的，但是实际操作过程复杂，在铝热自蔓延还原反应过程中，炉内熔液搅拌不充分，反应过程中使其熔液混合均匀的方法未见报道。

由于钒铝合金为铝热法一次反应，冶炼的过程中很难通过外界对炉内熔液进行搅拌。虽然钒铝合金是一种无限互溶固熔体，但铝的密度比钒的密度低，熔化的铝很难沉入炉底，炉底反应生成的钒不易上浮，反应炉内熔液上下对流不足，造成合金饼上部铝含量较高，下部钒含量较高，进而使合金饼偏析严重，一般合金饼上下偏析达到3.5％左右。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供基于铝热还原制备钒铝合金的布料方法，以减小钒铝合金饼上下层的偏析，提高合格品产量。

本发明解决上述技术问题采用的技术方案是提供了基于铝热还原制备钒铝合金的布料方法，该方法包括如下步骤：先将金属铝A铺于反应炉底，再将五氧化二钒、冷却剂和金属铝B混合均匀，铺于金属铝A上，点火反应，结束后冷却，去掉溶渣得钒铝合金。

其中，上述基于铝热还原制备钒铝合金的布料方法中，所述五氧化二钒、金属铝B、冷却剂和金属铝A的质量比为2:0.8～1.1:0.1～0.3:0.23～1.2。

其中，上述基于铝热还原制备钒铝合金的布料方法中，所述金属铝A和金属铝B均为相同粒度的铝粒；所述铝粒的粒度为1～3mm。

其中，上述基于铝热还原制备钒铝合金的布料方法中，所述五氧化二钒的粒度为1～5mm。

其中，上述基于铝热还原制备钒铝合金的布料方法中，所述冷却剂的粒度为1～5mm。

其中，上述基于铝热还原制备钒铝合金的布料方法中，所述混合的时间为15～25min。

本发明的有益效果是：

本发明通过先将一部分金属铝铺于反应炉底，再将混合均匀后的五氧化二钒、冷却剂和金属铝置于其上，发生铝热反应时，熔融的原料由于密度差导致反应过程中熔液再次混合，达到熔液流动充分、熔渣上浮、熔体内上下偏析小的效果，从而使制备得到的钒铝合金饼上下偏析小，成品的合格品产量提高。本发明方法工艺简便，具有广阔的应用前景。

具体实施方式

具体的，本发明提供了基于铝热还原制备钒铝合金的布料方法，该方法包括如下步骤：