[发明专利]一种钒铬钛合金及其制备方法

说明书

本发明公开了一种制备钒铬钛合金的方法，属于有色金属合金制备领域，目的在于解决目前仅采用真空电弧熔炼难以控制或降低钒铬钛合金中氧含量的问题。本发明中，首先利用真空电子束熔炼擅长于金属纯化的特点，获得经过脱氧纯化的金属钒锭；再利用真空电子束熔炼的冶金过程不易引入杂质的优势，制备合金自耗电极；最后充分发挥真空电弧熔炼技术在合金化方面的优势，最终获得成分较均匀、氧含量较低的钒铬钛合金铸锭。基于制备方法的改进，可获得化学成分更优异的钒铬钛合金铸锭，为后续的铸锭开坯、型材制备提供了更大的工艺参数选择空间。

技术领域

本发明属于有色金属合金制备领域，具体涉及钒合金制造领域，具体为一种联合使用真空电子束熔炼与真空电弧熔炼制备钒铬钛合金的方法，其制备得到的钒铬钛合金。

背景技术

钒合金因其具有优良的高温性能、良好的加工性、较好的抗中子辐照稳定性以及与液态锂的良好相容性而被认为是聚变堆第一壁包层的候选低活化结构材料。在制备方法探索方面，自20世纪60年代以来，国外研究机构先后采用真空电子束熔炼、真空电弧熔炼、磁悬浮熔炼和粉末冶金等方法制备钒合金。

具体到钒铬钛(V-(4～5)wt.％Cr-(4～5)wt.％Ti)合金而言，与元素钒(V)和钛(Ti)相比，相同温度下元素铬(Cr)的饱和蒸汽压更高，更易挥发，熔炼过程中含量及均匀性较难控制。因此，在采用真空电子束熔炼方法直接制备钒铬钛合金时，因熔池上部区域的真空约在10^-3Pa量级，元素挥发量大，面临铸锭中Cr元素的均匀性难以控制这一难题。然而，采用真空电弧熔炼方法制备钒铬钛合金时，因熔池上部区域聚集大量的挥发物不能及时排走，其真空约在1Pa～10Pa量级，所以难以实现对合金的纯化，无法获得较低氧含量的铸锭。综合对比而言，真空电子束熔炼方法的优势在于金属提纯，而真空电弧熔炼技术的优势在于合金化。

因此为了突破单一熔炼方法的局限，将两种制备技术的优点相融合，发挥组合优势，本发明将真空电子束熔炼和真空电弧熔炼联合用于制备钒铬钛合金，形成双联工艺。

发明内容

本发明的目的在于，针对在制备钒铬钛合金时，仅采用真空电子束熔炼难以控制成分均匀性，只采用真空电弧熔炼时无法实现对合金的纯化的问题，提供一种联合使用真空电子束熔炼与真空电弧熔炼制备钒铬钛合金的方法。本发明中，首先采用真空电子束熔炼纯化金属钒，降低其中的杂质含量，获得较高纯度的原材料。再利用压力加工获得钒板材。随后利用真空电子束熔炼制备自耗电极。最后采用真空电弧熔炼实现合金化，获得钒铬钛合金，以达到两种熔炼方法的优势相结合的目标。

本发明目的通过下述技术方案来实现：

一种制备钒铬钛合金的方法，所述制备钒铬钛合金的方法包括以下步骤：

(1)按如下质量百分比称取各组分：1wt.％～2wt.％铝颗粒，余量为枝晶钒，杂质元素含量小于0.08wt.％，备用；

(2)将步骤(1)称取的金属铝和枝晶钒均匀混合后进行真空电子束熔炼，获得纯化后的金属钒锭；

(3)将步骤(2)获得的金属钒锭进行压力加工，制备得到钒板材；

(4)按如下质量百分比称取各组分：4.2wt.％～6.2wt.％金属铬，3.8wt.％～5.6wt.％金属钛，余量为步骤(3)制备的钒板材；

(5)利用真空电子束熔炼将步骤(4)称取的金属钛、金属铬和钒板材制作为自耗电极；

(6)将步骤(5)制备的自耗电极进行真空电弧熔炼，得到钒铬钛合金铸锭。

根据一个优选的实施方式，所述铝颗粒纯度高于99.9wt.％，所述金属钛的纯度高于99.9wt.％，所述金属铬的纯度高于99.9wt.％。