[发明专利]一种铝铌钽中间合金及其制备方法

说明书

本发明提供了一种铝铌钽中间合金及其制备方法，涉及中间合金材料技术领域。本发明按照铝铌钽中间合金的成分设计称量铝粉、铌粉和钽粉；将铝粉、铌粉和钽粉进行球磨混合，得到混合粉末；将所述混合粉末进行压坯处理，得到料坯；将所述料坯进行激光点燃，得到合金坯；将所述合金坯依次进行真空感应熔炼、精炼和浇注，得到铝铌钽中间合金。本发明以高纯铝粉、铌粉和钽粉为原料，通过球磨混料、料坯压制、激光点燃制备合金坯和真空感应熔炼促进致密化，成功制备铝铌钽中间合金。本发明利用球磨混粉+激光自蔓延+感应熔炼的三步强化与净化作用，使合金锭中元素偏析程度更低、杂质含量更少、Al烧损更少，更契合高端航空航天用钛合金制备领域需求。

技术领域

本发明涉及中间合金材料技术领域，特别涉及一种铝铌钽中间合金及其制备方法。

背景技术

铝铌钽三元中间合金主要用于钛合金熔炼过程中，为钛合金提供高熔点铌、钽元素。以三元中间合金形式向钛合金中引入铌、钽具有以下优点：(1)铝铌钽中间合金熔点与海绵钛接近，避免了以单质或二元合金形式加入时存在的熔点不一致而导致的熔炼过程不易控制、低熔点元素烧损严重等问题；(2)中间合金密度相比铌、钽纯金属更低，在熔炼过程中可以起到降低重金属元素偏析的作用；(3)直接以三元合金的形式引入铌、钽元素减少了原料种类，降低配料繁琐性。

现有技术中，铝铌钽中间合金通常采用炉外法和两步法两种方法进行制备。如：专利CN 200310119081.9与专利CN 201310092008.0均采用炉外铝热还原法，以Nb₂O₅、Ta₂O₅/Ta粉、Al粉、CaF₂及KClO₃、炉渣等为反应原料制备铝铌钽中间合金。该方法设备简单、操作方便、投资少，但存在合金元素分布均匀性差，O、N等杂质气体及Al₂O₃夹渣多等缺点，合金质量不佳。专利CN 201910777642.5公开了一种“铝热法+真空熔炼”的两步法制备铝铌钽中间合金的方法，该方法虽然通过后期真空熔炼一定程度上解决了铝热法中存在的偏析及杂质含量高的问题，但真空感应熔炼仅对大块氧化铝夹渣的去除起作用，而一些铝热法中带入的小颗粒顽固性夹渣仍然去除不掉，因此，最终成品锭存在氧元素等杂质含量高的问题。此外，该专利方法中铝热法制备粗锭的过程中Al元素烧损问题比较严重，原料浪费也较大。

综上所述，开发元素偏析程度更低、杂质含量更少、Al烧损更少的铝铌钽中间合金是目前亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明目的在于提供一种铝铌钽中间合金及其制备方法，本发明制备的铝铌钽中间合金元素均匀性高，无偏析，并且杂质含量低、铝元素烧损量小。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种铝铌钽中间合金的制备方法，包括以下步骤：

按照铝铌钽中间合金的成分设计称量铝粉、铌粉和钽粉；以质量分数计，所述铝铌钽中间合金的成分包括：Nb 20.0～35.0％，Ta 12.0～22.0％，余量为Al及不可避免的杂质；所述铝粉、铌粉和钽粉的纯度大于99.99％；

将所述铝粉、铌粉和钽粉进行球磨混合，得到混合粉末；

将所述混合粉末进行压坯处理，得到料坯；

将所述料坯进行激光点燃，得到合金坯；

将所述合金坯依次进行真空感应熔炼、精炼和浇注，得到铝铌钽中间合金。

优选地，所述铝粉、铌粉和钽粉的粒径小于等于85μm。

优选地，进行球磨混合前，还包括将所述铝粉、铌粉和钽粉分别进行干燥，所述干燥的温度为120～150℃，时间为10～12h。