一种提高钒铝合金均匀性的制备方法及钒铝合金

本发明涉及钒铝合金，具体为一种提高钒铝合金均匀性的制备方法及钒铝合金。

背景技术：

1、钛合金的比强度居金属之首，兼具耐热、耐腐蚀等优异性能，是航空航天工业不可或缺的基础材料，主要用于航空结构件。钛合金中的v以钒铝(v-al)合金的形式加入，具有细化晶粒的作用，能够提高钛合金的综合性能。钛合金用钒铝合金的质量要求是：纯度高、成分均匀、夹杂少。目前钒铝合金的生产方法主要基于铝热法，铝热反应的自蔓延迅速，而且必须使用点火剂引燃，导致铝热反应释放的热量剧烈，熔体发生喷溅和挥发而造成钒原料损失，合金收率低；此外，由于剧烈反应的时间短，反应过程不可控，钒和铝没有充足的时间进行扩散反应，使得制备得到的钒铝合金存在成分偏析，均匀性难以提高的缺陷；同时，由于短时反应，形成的渣夹杂在合金产物中，导致渣金难以彻底分离，难以产出高纯度的产品。因此，如何提高钒铝合金产品的均匀性、纯度以及产品收率是钒铝合金制备领域急需攻克的难题。

2、公开号为cn114939665a的专利文献公开了一种高均匀性钒铝合金粉体的制备方法，首先通过五氧化二钒、铝与造渣剂混合进行铝热反应，得到钒铝合金粗品锭；然后，将钒铝合金粗品锭和铝在保护气氛下进行悬浮熔炼，得到合金熔液；最后，采用惰性气体将所述合金熔液进行气雾化，得到钒铝合金粉体。该制备方法能够有效解决钒铝合金氧含量过高及成分偏析问题，可制备出低氧、低氮、高均匀性的钒铝合金粉体。

3、然而，上述相关技术中制备钒铝合金粉体的生产工艺复杂，需要经过铝热反应-悬浮熔炼-喷雾气化，此外，该相关技术是通过后续的悬浮熔炼以及喷雾气化来改善铝热反应制备得到的钒铝合金粗品的均匀性，并未从根本上解决铝热反应短时剧烈而导致的钒铝合金成分偏析以及均匀性不高的问题。

4、因此，亟需提供一种提高钒铝合金均匀性的制备方法，生产工艺简单，并且能够改善铝热反应过程中，钒铝合金成分偏析以及均匀性不高的缺陷。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种提高钒铝合金均匀性的制备方法及钒铝合金，生产工艺简单，并且能够改善铝热反应过程中，钒铝合金成分偏析以及均匀性不高的缺陷。

2、第一方面，本发明提供一种提高钒铝合金均匀性的制备方法，包括以下步骤，

3、s1.按照配比称量原料，所述原料包括钒氧化物、稀土铝合金以及造渣剂；

4、s2.将所述钒氧化物、稀土铝合金和造渣剂混合后，加热进行铝热反应，反应完成后，停止加热，冷却后，进行渣金分离，制备得到钒铝合金。

5、可选的，步骤s1中，所述钒氧化物包括v2o3、v2o4、v2o5、cav2o6、ca3v2o8中的至少一种。

6、可选的，步骤s1中，所述稀土铝合金中的稀土包括la、ce、pr、nd、sm、eu、gd、tb、dy、ho、er、tm、yb、lu以及sc和y中的至少一种。

7、可选的，步骤s1中，以所述稀土铝合金的质量计，所述稀土铝合金中的稀土的质量百分比为5～30％。

8、可选的，步骤s1中，所述造渣剂包括cao。

9、可选的，所述钒氧化物包括v2o5，所述稀土铝合金中的稀土包括y，所述v2o5、稀土铝合金和造渣剂的质量比为：40～80：40～80：40～80。

10、可选的，步骤s2中，加热进行铝热反应的温度为1400℃-1600℃，保温时间为5～30min。

11、第二方面，本发明提供一种钒铝合金，由前述的提高钒铝合金均匀性的制备方法制备得到。

12、可选的，按质量百分比计，钒铝合金的成分包括：v：50～85％，余量为al，以及不可避免的杂质，且所述钒铝合金不同位置的v的差值小于1％，al的差值小于1％。

13、可选的，按质量百分比计，所述不可避免的杂质包括：c：0～0.01％，fe：0～0.04％，n：0～0.01％，o：0～0.07％，si：0～0.3％。

14、综上所述，本发明具有以下至少一种有益效果：

15、1.本发明提供一种提高钒铝合金均匀性的制备方法，本发明加热钒氧化物、稀土铝合金以及造渣剂进行铝热反应，避免了采用点火剂引燃，能够控制铝热反应过程的放热节奏，减缓剧烈反应，使得钒铝有充足的时间进行扩散反应以及实现渣金分离，从而提高了钒铝合金产品的均匀性、纯度以及产品收率；

16、2.本发明提供一种提高钒铝合金均匀性的制备方法，利用稀土铝合金中稀土的强还原性，起到了点火剂的作用，避免了点火剂引入的杂质，并使得铝热反应在较低的温度启动，减缓了自蔓延反应的剧烈程度；由于稀土铝合金中稀土的还原反应是逐渐进行的，从而实现了铝热反应的可控性；此外，稀土铝合金中的稀土能够抑制第二相的析出，进一步提高了钒铝合金成分和组织的均匀性；

17、3.本发明提供一种提高钒铝合金均匀性的制备方法，稀土铝合金中的稀土反应完成后，并不会进入钒铝合金中，而是富集在渣中，促进渣金分离，同时还可使用现有的工艺将其回收再利用；

18、4.本发明提供一种提高钒铝合金均匀性的制备方法，由于避免了铝热反应的剧烈反应，防止原料喷溅，并且能够实现渣金的完全分离，使得钒铝合金的收率高，能够达到98％以上。

技术特征：

1.一种提高钒铝合金均匀性的制备方法，其特征在于，包括以下步骤，

2.根据权利要求1所述的提高钒铝合金均匀性的制备方法，其特征在于，步骤s1中，所述钒氧化物包括v2o3、v2o4、v2o5、cav2o6、ca3v2o8中的至少一种。

3.根据权利要求2所述的提高钒铝合金均匀性的制备方法，其特征在于，步骤s1中，所述稀土铝合金中的稀土包括la、ce、pr、nd、sm、eu、gd、tb、dy、ho、er、tm、yb、lu以及sc和y中的至少一种。

4.根据权利要求3所述的提高钒铝合金均匀性的制备方法，其特征在于，步骤s1中，以所述稀土铝合金的质量计，所述稀土铝合金中的稀土的质量百分比为5～30％。

5.根据权利要求4所述的提高钒铝合金均匀性的制备方法，其特征在于，步骤s1中，所述造渣剂包括cao。

6.根据权利要求5所述的提高钒铝合金均匀性的制备方法，其特征在于，所述钒氧化物包括v2o5，所述稀土铝合金中的稀土包括y，所述v2o5、稀土铝合金和造渣剂的质量比为：40～80：40～80：40～80。

7.根据权利要求6所述的提高钒铝合金均匀性的制备方法，其特征在于，步骤s2中，加热进行铝热反应的温度为1400℃-1600℃，保温时间为5～30min。

8.一种钒铝合金，由权利要求1～7中任一项所述的提高钒铝合金均匀性的制备方法制备得到。

9.根据权利要求8所述的钒铝合金，其特征在于，按质量百分比计，钒铝合金的成分包括：v：50～85％，余量为al，以及不可避免的杂质，且所述钒铝合金不同位置的v的差值小于1％，al的差值小于1％。

10.根据权利要求9所述的钒铝合金，其特征在于，按质量百分比计，所述不可避免的杂质包括：c：0～0.01％，fe：0～0.04％，n：0～0.01％，o：

技术总结
本发明涉及钒铝合金技术领域，具体为一种提高钒铝合金均匀性的制备方法及钒铝合金，包括以下步骤，S1.按照配比称量原料，原料包括钒氧化物、稀土铝合金以及造渣剂；S2.将所述钒氧化物、稀土铝合金和造渣剂混合后，加热进行铝热反应，反应完成后，停止加热，冷却后，进行渣金分离，制备得到钒铝合金。本发明加热钒氧化物、稀土铝合金以及造渣剂进行铝热反应，避免了采用点火剂引燃，能够控制铝热反应过程的放热节奏，减缓剧烈反应，使得钒铝有充足的时间进行扩散反应以及实现渣金分离，从而提高了制备得到的钒铝合金的均匀性、纯度以及产品收率。

技术研发人员：赵宝军,廖金发
受保护的技术使用者：江西理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15