[发明专利]钒铝合金及其制备方法

说明书

本发明涉及钒冶金领域，公开了一种钒铝合金及其制备方法。该方法包括：(1)将五氧化二钒按照重量平均分为N份，按下列要求依次称取N份铝粒，第1份铝粒重量为理论值的q倍，第N份铝粒重量为理论值的2‑q倍，第k份铝粒重量为理论值的倍，1＜k＜N，且k为整数，1.14≤q≤1.18；将N份五氧化二钒物料依次与N份铝粒混匀获得第1份混合料、第2份混合料至第N份混合料；(2)将第1份混合料加入冶炼炉中，然后依次加入第2份混合料至第N份混合料(3)进行点火冶炼，然后依次进行冷却、拆炉、喷砂、破碎、筛分。该方法采用梯度配料和分层布料，消除了化学成分偏析。

技术领域

本发明涉及钒冶金领域，具体涉及一种钒铝合金及其制备方法。

背景技术

钒铝合金是钛合金的重要添加剂，其可改善钛合金的强度、韧性、成形性、耐腐蚀、耐高温等性能。添加钒铝合金后生产的高性能钛合金可用于生产喷气发动机、高速飞行器骨架、火箭发动机机壳、滑翔机、汽车发动机系统、汽车底盘部件、高尔夫球杆和医疗器材等高端产品。高端钛合金生产不仅对钒铝合金中杂质含量具有严格要求，并且对钒铝合金中主成分V和Al的均匀性的要求也越来越严格，化学成分均匀性差的钒铝合金加入钛合金后将使钛合金成分偏离设计值，从而降低钛合金性能，因此，在钒铝合金冶炼过程中控制钒铝合金化学成分偏析具有重要意义。

钒铝合金主要采用铝热自蔓延冶炼法生产和电铝热法生产。由于钒铝合金是无限互溶固熔体，熔体中主要物种V、Al存在密度差异，在重力作用下密度较大的V在合金熔体中沉降速度比密度较小的Al使得钒铝合金锭中呈现“钒上低下高、铝上高下低”的偏析现象，通常重力偏析导致钒铝合金锭中V含量和Al含量上下差异达到2％～4％，采用现有的冶炼工艺条件下尚不能有效控制重力沉降差异造成的钒铝合金化学成分偏析。

专利CN 111394600 A提出了“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。由于钒铝冶炼过程无外加的搅拌作用，采用该方法仅可补偿钒铝合金锭底部的铝，而无法克服重力沉降造成合金锭中其它位置的成分偏析。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术存在重力沉降差异造成的钒铝合金化学成分偏析的问题，提供一种钒铝合金及其制备方法。

为了实现上述目的，本发明一方面提供一种钒铝合金的制备方法，所述方法包括以下步骤：

(1)将五氧化二钒按照重量平均分为N份，按下列要求依次称取N份铝粒，铝粒重量要求包括：第1份铝粒重量为理论值的q倍，第N份铝粒重量为理论值的2-q倍，第k份铝粒重量为理论值的倍，1＜k＜N，且k为整数，1.14≤q≤1.18；将N份五氧化二钒物料依次与N份铝粒混匀获得第1份混合料、第2份混合料、第3份混合料至第N份混合料；

(2)将第1份混合料加入冶炼炉中，然后依次加入第2份混合料、第3份混合料至第N份混合料，每次加入混合料铺平后再加入下份混合料；

(3)进行点火冶炼，然后依次进行冷却、拆炉、喷砂、破碎、筛分得到钒铝合金产品。

优选地，3≤N≤10，且N为整数。

优选地，1.15≤q≤1.16。

优选地，所述五氧化二钒中V₂O₅的含量＞99重量％。

优选地，所述五氧化二钒中，Fe的含量0.09重量％，Si的含量0.095重量％，C的含量0.02重量％。

优选地，所述五氧化二钒的粒度为2-4mm。

优选地，所述铝粒中Al的含量99.8重量％。