[发明专利]一种钒铝合金的制备方法以及反应器

说明书

本发明提供了一种钒铝合金的制备方法以及反应器。本发明提供的制备方法包括：1)将钒源、铝源和造渣剂混合，得到混合物料；2)对混合物料进行加热，得到反应产物；3)在抽真空或通入保护性气体的条件下，对反应产物进行冷却，得到所述钒铝合金。所述反应器包括：U型容器，置于所述U型容器中的反应容器，位于所述反应容器外壁上的加热装置，以及置于U型容器和反应容器之间的填充物。本发明提供的制备方法解决了现有技术中存在的钒收率低、合金分离效果差和出现氧化膜的问题，克服了反应剧烈造成喷溅、温度高五氧化二钒的挥发、合金分离效果差钒铝合金进入渣相造成的钒损失。

技术领域

本发明属于合金材料技术领域，涉及一种钒铝合金的制备方法以及反应器。

背景技术

钛是21世纪50年代发展起的一种重要的结构金属，钛合金因具有强度高、耐蚀性好、耐热性高等特点而被广泛用于各个领域。最重要的钛合金是美国研制的Ti-6Al-4V合金，由于它的耐热性、强度、韧性、塑性、成形性、可焊性、耐蚀性和生物相容性均较好，而成为钛合金工业中的王牌合金，该合金使用量已占金部钛合金的50％以上，其他许多钛合金都可看作是Ti-6Al-4V合金的改型。钛合金可用于生产喷气发动机构件、骨架、蒙皮、紧固件及起落架等；高速飞行器骨架和火箭发动机机壳等。而钛合金中用的钒和铝元素，都是以V-Al中间合金形式加入到钛合金中。

目前进国内普遍采用的钒铝合金生产方法是：用石墨板砌筑高温冶炼炉和炉罩，然后将粉状五氧化二钒和铝粉按一定配比用人工混合后装入反应炉中，然后点火冶炼，自然冷却48h出炉，人工整理去除氧化膜，破碎包装。这种常规方法生产出的钒铝合金存在杂质含量高和成分均匀性差的缺点。

CN101906546A公开了一种钒铝合金的制备方法，首先采用金属热还原法，以一部分铝作为还原剂还原五氧化钒制备出一步钒铝合金冶炼出含钒75～85wt％的钒铝合金和炉渣；将所述冶炼得到的钒铝合金加入真空感应炉中进行加铝重熔，其中，加入的铝与加入的钒铝合金的质量比为0.45～0.77，精炼得到含钒45～55wt％的钒铝合金。上述方法由于工艺简单、成本低等特点而被广泛用于钒铝合金的冶炼，但是在点火后，反应过程剧烈，过程难控制，而温度极速升高，冶炼过程易喷溅和挥发造成钒损失。并且存在渣与合金难以完全分离的问题，合金成分不均匀、偏析缺陷和杂质含量较多等诸多缺点。

CN108374087A公开了一种利用超声波冶炼制备钒铝合金的方法，所述方法为：将钒源、还原剂以及造渣剂混合放入反应池中，升温点火进行还原反应；待还原反应到达预定时间后，对反应池交替进行超声波冶炼处理和静止处理，至还原反应结束时停止，合金液体凝固后得到钒铝合金。该方法无法完全解决杂质成分较多，钒损失较大的问题。

CN102912131A公开了一种钒铝合金的制备方法，该制备方法是以五氧化二钒为原料，铝作还原剂，氟化钙和氧化钙的混合物为造渣剂，采用炉外法反应生产，期间控制反应热量在3000-3400之间。该方案选择的原料使得反应过程极为剧烈，放热高，冶炼过程易喷溅和挥发造成钒损失，并且存在渣与合金难以完全分离的问题。

发明内容

针对现有技术中存在的上述不足，本发明的目的在于提供一种钒铝合金的制备方法以及反应器。本发明提供的钒铝合金制备方法能够解决现有生产钒铝合金技术中存在的钒收率低、合金分离效果差和产生氧化膜的问题。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供一种钒铝合金的制备方法，所述方法包括以下步骤：

(1)将钒源、铝源和造渣剂混合，得到混合物料；

(2)对步骤(1)所述混合物料进行加热，得到反应产物；

(3)在抽真空或通入保护性气体的条件下，对步骤(2)所述反应产物进行冷却，得到所述钒铝合金。