[发明专利]一种两步法制备Al-V中间合金的方法

说明书

技术领域

本发明属于中间合金技术领域，具体涉及一种两步法制备Al-V中间合金的方法。

背景技术

钛合金中添加成分均匀的中间合金是提高钛合金冶金质量的关键，此种方法在钛合金工业生产中获得了广泛应用。20世纪70年代以来，用自蔓延法制备的中间合金一直是钛合金工业生产中采用的重要添加原料。但随着钛加工业的发展和对钛合金产品质量要求的不断提高，自蔓延法生产的中间合金的缺点逐渐暴露，主要表现在：成分均匀性较差，夹杂多，成品率低等。

发明内容

本发明解决的技术问题：提供一种两步法制备Al-V中间合金的方法，有效解决已有方法制备的中间合金成分不均匀、夹杂多、成品率低等问题。

本发明采用的技术方案：

一种两步法制备Al-V中间合金的方法，包括下述步骤：

(1)采用自蔓延方法先制备含V量较高的Al-V中间合金一次铸锭；

(2)对制备的中间合金一次铸锭表面进行喷砂或喷丸处理，然后将表面洁净的中间合金一次铸锭粉碎制成中间合金颗粒；

(3)在制备的中间合金颗粒中配入适量的铝块进行真空熔炼，并浇铸成中间合金二次铸锭，其中铝锭及中间合金颗粒加入量按Al-V中间合金成品设计成分重量比确定；

(4)将中间合金二次铸锭冷却至200℃以下出炉制成中间合金成品铸锭。

上述方法最好采用水冷铜坩埚或镁砂坩埚并在惰性气体保护下进行真空熔炼和浇铸。

所述配入的铝块放入水冷铜坩埚或镁砂坩埚的底部，所述中间合金颗粒添加在铝块的上部。

本发明与现有技术相比具有的优点和效果：

1、本发明采用自蔓延法制成中间合金一次铸锭，并将一次铸锭破碎后作为二次真空熔炼的原料进行真空熔炼制备中间合金成品铸锭，大大提高了成品铸锭的成分均匀性。

2、本发明采用自蔓延法先制备高V中间合金，可大大减少自蔓延过程中氧化夹杂物Al₂O₃的生成量，然后再通过配入适量的铝块进行真空熔炼降低V含量至设计要求，可降低真空熔炼温度，提高真空熔炼的效果，进而提高成品铸锭的纯净度和成品率。

3、本发明真空熔炼及浇铸的全过程采用惰性气体保护，进一步减少氧化夹杂及外来杂质污染，提高成品铸锭的纯净度和成品率。

4、本发明采用水冷铜坩埚作为浇铸模，保证了铸锭组织致密、均匀和完整。

具体实施方式

一种两步法制备Al-V中间合金的方法，包括下述步骤：

(1)采用自蔓延方法先制备含V量较高的Al-V中间合金一次铸锭；

(2)对制备的中间合金一次铸锭表面进行喷砂或喷丸处理，然后将表面洁净的中间合金一次铸锭粉碎制成中间合金颗粒；

(3)在制备的中间合金颗粒中配入适量的铝块进行真空熔炼，并浇铸成中间合金二次铸锭，其中铝锭及中间合金颗粒加入量按Al-V中间合金成品设计成分重量比确定；

(4)将中间合金二次铸锭冷却至200℃以下出炉制成中间合金成品铸锭。

上述方法最好采用水冷铜坩埚或镁砂坩埚并在惰性气体保护下进行真空熔炼和浇铸。且所述配入的铝块放入水冷铜坩埚或镁砂坩埚的底部，所述中间合金颗粒添加在铝块的上部。

具体工艺步骤为：

第一步：按含V量较高的Al-V中间合金设计成分重量比Al∶V＝15∶85确定V₂O₅、Al粉、CaF₂的原料重量比为V₂O₅∶Al∶∶CaF₂＝1∶0.61∶0.09，并按确定的原料重量比配比原料并均匀混合；

第二步：将混合均匀的原料放入石墨坩埚中，在振动平台上振动3min使料粉振实，点火进行自蔓延燃烧合成，冷却5h后拆炉得到含V量较高的Al-V中间合金一次铸锭，然后对含V量较高的中间合金一次铸锭表面进行喷砂或喷丸处理后破碎成(100～150)mm规格的含V量较高的中间合金颗粒。

第三步：按成品Al-V中间合金设计成分重量比Al∶V＝47∶53确定含V量较高的中间合金颗粒与铝块的配料重量比为：1∶0.566。