[发明专利]一种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

钒铝合金是一种用于钛合金的基础原料，当前是继钒在钢中应用之后的第二大应用领域。Ti-6Al-4V(含4％V)和Ti-8Al-1Mo-1V，这两种钛合金总共占钛合金市场的50％，主要用于生产喷气发动机、高速飞行器骨架和火箭发动机机壳。钛合金生产所用的钒是以钒铝合金形式加入。日本、美国、英国等国家还在进一步加大含钒钛合金在民用工业中的应用研究等。

国际上生产钒铝合金的企业主要有德国电冶金公司、美国雷丁(Reading)合金公司、美国战略矿物公司子公司-美国钒公司、俄罗斯上萨尔达冶金生产联合公司。国内生产钒铝合金的企业有宝鸡有色金属加工厂、锦州铁合金厂等几家。这些企业均以五氧化二钒为原料、采用铝热法生产钒铝合金。由于五氧化二钒与金属铝反应放出大量的热量，热量大幅过剩、使反应呈现爆炸性，在绝热的情况下足以使体系的温度升高到3000℃以上。因此，炉料中通常要配入一定量的惰性物资(俗称消热剂)来控制反应速度和反应产物的温升。由于消热剂总是含有一定量的Fe、Si、P和重金属元素，这样就给产品的杂质控制带来更多的麻烦。

CN200910117560.4公开了“一种钒铝合金材料的制备方法”，该方法按质量百分比计，称取粉末状的Al20％～33.1％，V₂O₅50％～66.9％，在球磨机中混合8～16小时后，置于铜模具中用压力机在60～80MPa的压力下压实，将装有压好的反应物料的模具放于铝热反应容器中，物料上放置引燃剂，用惰性气体吹出残余的空气，在2～7MPa氩气保护下，加热到300℃左右进行反应，获得钒的质量百分数为75％～95％，Al为5.0％～25.0％的钒铝合金，Si含量约0.15％，Fe含量约0.50％。显然通过该方法所获得的产品Fe杂质偏高，因为在球磨机中混合8～16小时本身就会增加Fe污染的机会；在密闭的压力容器中进行铝热反应导致产量低，同时要求设备的耐压强；该方法操作复杂，成本高。

目前，中国空军已开始从单纯防空型向攻防兼备的“大空军”模式转变，未来将大量生产新型换代战机列装部队。这些项目的启动和民用工业中钛铝合金市场的增加将给钒铝合金带来井喷式的发展和巨大的市场需求，因此急需一种成本低廉、工艺简单、可操作性强，原料来源广泛，能够适合大规模生产的钒铝合金的制备方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种工艺简单、成本低廉、杂质易于控制、适用于大规模生产的钒铝合金的制备方法。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是提供了一种钒铝合金的制备方法。该方法包括以下步骤：

取含钒氧化物和铝粉，置于反应炉内，点火剂点火，经铝热还原反应，得到钒铝合金；所述的含钒氧化物的氧钒摩尔比为：1.65～2.35。

进一步的，上述方法中所述的含钒氧化物为V₂O₃、V₃O₅、V₄O₇，V₂O₄或V₂O₅中的至少一种。

进一步的，上述方法中所述的含钒氧化物的氧钒摩尔比为1.70～2.30。

进一步的，上述方法中所述的含钒氧化物的纯度要求均不低于99.50％。

进一步的，上述方法中所述的铝粉的纯度要求不低于99.70％。

进一步的，上述方法中所述的铝粉的加入量为理论反应用量的1.20～1.50倍。

进一步的，上述方法中所述的反应炉为以反应自产炉渣为炉衬的反应炉。

进一步的，上述方法中所述的点火剂为镁和过氧化钡。

进一步的，上述方法中所述的钒铝合金的V含量为75wt％～85wt％，Al含量为15wt％～25wt％，Fe含量为0.05wt％～0.30wt％，Si含量为0.05wt％～0.30wt％,其余为不可避免的杂质。

本发明的有益效果是：