[发明专利]一种钒铝合金及其制备方法

说明书

本发明公开了一种钒铝合金及其制备方法，该钒铝合金的制备方法包括如下步骤：将五氧化二钒粉、铝粉和造渣剂边混合边干燥，或预混后再边混合边干燥得混合物料，然后向所述混合物料表面添加氧化剂，引燃所述氧化剂使所述混合物料燃烧反应，反应结束后经后处理得合金锭，所述合金锭经破碎得所述钒铝合金；其中，所述破碎是在流动的氩气中进行。与现有技术相比，本发明提供的钒铝合金的制备方法，通过将五氧化二钒粉、铝粉和造渣剂边混合边干燥，或预混后再边混合边干燥，并与合金锭在流动的氩气中进行破碎的步骤相结合，可显著降低制得的钒铝合金中的气体杂质氧、氮的含量：氧含量可降低9.0％以上，氮含量可降低20％以上。

技术领域

本发明涉及合金领域，尤其涉及一种钒铝合金及其制备方法。

背景技术

钒铝合金是一种高级合金材料，具有硬度高、弹性高、耐海水腐蚀性强、质轻等特点，可用来制造水上飞机和水上滑翔机。除此之外，钒铝合金也是生产钛合金的重要原料，钒铝合金能改善钛合金的耐热性能与冷加工性能，使钛合金具有优异的焊接性能和机械强度。

目前，钒铝合金的生产工艺主要是以五氧化二钒为原料、铝粉作为还原剂，通过自蔓延高温合成法合成，该工艺主要包括原料混合、引燃反应、静置冷却、渣金分离、表面处理和破碎等步骤。该工艺中采用铝粉作为还原剂，反应速率快，导致原料中的水分和空气无法及时、有效地排出，钒铝合金中的气体杂质元素氮、氧含量升高，严重影响了钒铝合金尤其是其下游产品钛合金的性能：

1)O、N作为α相稳定元素，可与钛之间形成间隙固溶体合金和金属化合物相，使钛合金的塑性显著降低；

2)气体杂质元素的存在导致钒铝合金成分均匀性差，成分比例不稳定，偶尔存在偏析的情况，这种偶尔存在的偏析，若用来制造航空航天器，则有可能是百分之百的致命因素，无法保证“万无一失”的质量要求。

针对上述问题，现有技术中采用对单一的原料五氧化二钒烘干，或者是对各原料单独烘干后再混合的方式来降低钒铝合金中的气体杂质元素，但是效果并不明显。

发明内容

针对目前钒铝合金中存在的气体杂质氧、氮含量高，影响了钒铝合金及其下游产品性能的缺陷，本发明提供一种氧、氮等气体杂质含量低的钒铝合金及其制备方法，与现有技术相比，该钒铝合金中的氧含量可降低9.0％以上，氮含量可降低20％以上。

为达到上述发明目的，本发明实施例采用了如下的技术方案：

一种钒铝合金的制备方法，包括如下步骤：

将五氧化二钒粉、铝粉和造渣剂边混合边干燥得混合物料，或预混后再边混合边干燥得混合物料，然后向所述混合物料表面添加氧化剂，引燃所述氧化剂使所述混合物料燃烧反应，反应结束后经后处理得合金锭，所述合金锭经破碎得所述钒铝合金；

其中，所述破碎是在流动的氩气中进行。

与现有技术相比，本发明提供的钒铝合金的制备方法，通过将五氧化二钒粉、铝粉和造渣剂边混合边干燥，或预混后再边混合边干燥，并与合金锭在流动的氩气中进行破碎的步骤相结合，可显著降低制得的钒铝合金中的气体杂质氧、氮的含量：氧含量可降低9.0％以上，氮含量可降低20％以上。具体地，本发明通过对原料进行边混合边干燥，或预混后再边混合边干燥处理，可脱除各原料内部的水分和气体杂质，减少气体杂质进入合金中的含量，既实现了原料中气体杂质的脱除，又缩短了整个钒铝合金的制备时间，提高了效率，结合将合金锭的破碎步骤在流动的氩气中进行，减少破碎过程中合金锭与空气的接触，显著降低合金破碎过程中气体杂质的渗入，进而得到高质量的钒铝合金产品。

可选地，所述氩气的纯度大于99.5％，每分钟通入的氩气量相当于破碎容器容积的0.05％-0.1％。通过限定每分钟氩气通入量与破碎容器容积的比例，可防止由于流量过小，导致破碎体系中残存的气体杂质渗入合金中；或者是氩气流量过大，导致破碎过程中产生的金属粉如钒粉、铝粉被氩气带走，造成金属粉及氩气的损失。