釩鋁合金及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于冶金領域，具體涉及一種釩鋁合金及其制備方法。
【背景技術】
[0002]鋁熱法是一種利用鋁的還原性獲得高熔點金屬單質的方法。鋁熱劑指鋁和金屬氧化物的混合物。將鋁粉和一定量的高熔點金屬氧化物(如氧化鐵等)混合后，用鎂條引燃，可以看到鋁粉在較高的溫度下劇烈反應，反應放出大量的熱，并發(fā)出耀眼的光芒，生成物為氧化鋁和該高熔點金屬的單質。鋁熱反應十分激烈，所以點燃后難以熄滅，點燃之后很難控制反應過程。該反應是將爐料裝入，并在點火后一剎那迅速產生高溫(1700°C? 3000°C)使得爐料處于熔融狀態(tài)，進而進行合金提煉。這種冶煉方式的優(yōu)點在于不需輸入電熱，能耗低，比電弧爐冶煉法生產成本低。
[0003]釩鋁合金是一種用于鈦合金的基礎原料，當前是繼釩在鋼中應用之后的第二大應用領域。T1-6A1-4V和T1-8Al-lMo-lV，這兩種鈦合金總共占鈦合金市場的50%，主要用于生產噴氣發(fā)動機、高速飛行器骨架和火箭發(fā)動機機殼。鈦合金生產所用的釩是以釩鋁合金形式加入。日本、美國、英國等國家還在進一步加大含釩鈦合金在民用工業(yè)中的應用研宄。
[0004]目前，釩鋁合金生產工藝中一般以五氧化二釩為原料，采用鋁熱法生產釩鋁合金。由于五氧化二釩與金屬鋁反應放出大量的熱量，熱量大幅過剩、使反應呈現(xiàn)爆炸性，在絕熱的情況下足以使體系的溫度升高到3000°C以上。因此，爐料中通常要配入一定量的惰性物質(俗稱消熱劑)來控制反應速度和反應產物的溫升。由于消熱劑總是含有一定量的Fe、S1、P和重金屬元素，因此生產出的釩鋁合金中雜質含量較高。
[0005]中國專利CN200910117560.4中公開了一種釩鋁合金材料的制備方法，該法按質量百分比計，稱取粉末狀的Al 20%?33.1%，V20550%?66.9%，在球磨機中混合8?16小時后，置于銅模具中用壓力機在60?SOMPa的壓力下壓實，將裝有壓好的反應物料的模具放于鋁熱反應容器中，物料上放置引燃劑，用惰性氣體吹出殘余的空氣，在2?7MPa氬氣保護下，加熱到300°C左右進行反應，獲得釩鋁合金，其中，按照質量百分數(shù)，V為75%?95 %，Al為5.0 %?25.0 %，S含量約0.15 %，F(xiàn)e含量約0.50 %。顯然在上述工藝中，所獲得的產品中Fe和S等雜質含量較高，這是由于在球磨機中混合8?16小時會引進一些雜質。另外，由于鋁熱反應在密閉的壓力容器中進行，因此極大限制了釩鋁合金的產量，此外，由于要求設備的耐壓性能強，因此會提高制造成本。

【發(fā)明內容】

[0006]本發(fā)明所要解決的第一個技術問題是提供一種釩鋁合金的制備方法。該方法包括以下步驟:以五氧化二釩和鋁為原料，點火進行還原反應，即可制得釩鋁合金；其中，五氧化二釩與鋁的重量比為1.15?1.8: I ;以整個內壁涂有電熔鎂火泥的帶孔的蓋子的石墨坩禍作為冶煉爐。
[0007]優(yōu)選的，上述釩鋁合金的制備方法中，所述的五氧化二釩的純度多99.7%，所述Al的純度彡99.85%o
[0008]優(yōu)選的，上述釩鋁合金的制備方法中，所述的孔的直徑為I?2cm。
[0009]優(yōu)選的，上述釩鋁合金的制備方法中，所述帶孔的蓋子的孔的密度為15?20個/
m2o
[0010]優(yōu)選的，上述釩鋁合金的制備方法中，點火所用的點火劑為過氧化鋇，鎂條作為引燃材料。
[0011]優(yōu)選的，上述釩鋁合金的制備方法中，還原反應完成后靜置30min以上，再移動冶煉爐。
[0012]本發(fā)明所要解決的第二個技術問題是提供上述制備方法得到的釩鋁合金。
[0013]本發(fā)明釩鋁合金的制備方法與現(xiàn)有工藝相比，未添加石灰等造渣冷卻劑進行調節(jié)熱量，不僅其成本更低，而且可以減少雜質的引入，有利于進一步減少釩鋁合金中雜質的含量，所得合金純度更高。
[0014]本發(fā)明釩鋁合金的制備方法采用的石墨坩禍帶有鉆孔蓋子既能夠防止冶煉過程的合金液噴濺又能起到保溫的過程利于渣金分離。同時采用石墨坩禍進行冶煉，合金外觀質量較比打結爐體的合金更光滑整潔，合金質量更高，能夠獲得更高的成品率，完全符合工業(yè)大生產的要求，最終釩鋁合金中典型化學成分:V為65.9wt%?90.13wt%,Fe ( 0.1Owt%、Si ( 0.18wt%，滿足后序進一步加工的要求。
【具體實施方式】
[0015]釩鋁合金的制備方法，以五氧化二釩和鋁粒為原料，采用一次鋪料的方式，點火還原制得釩鋁合金；其中，五氧化二釩與鋁粒的重量比為1.15?1.8: I;以內壁涂有電熔鎂火泥的并且?guī)в锌椎纳w子的石墨坩禍作為冶煉爐。
[0016]為了進一步減少釩鋁合金中雜質的含量，所述的五氧化二釩的純度多99.7%，所述鋁粒的純度彡99.85%。
[0017]優(yōu)選的，上述釩鋁合金的制備方法中，所述的孔的直徑為I?2cm，所述帶孔的蓋子的孔的密度為15?20個/m2。
[0018]本發(fā)明方法中采用過量的鋁粒，可以在還原反應過程中，通過鋁粒與金屬釩的熔合形成釩鋁合金，在此過程中，采用帶有鉆孔蓋子的石墨坩禍作為冶煉爐體，不僅可以防止噴濺，而且可以保溫使得合金與渣得到較好的分離；涂上電熔鎂火泥又可以避免熔融的合金侵蝕坩禍內壁造成釩鋁合金的碳超標；再配合合適的冶煉熱量，無需加入冷卻劑，不會引入其它雜質，可以獲得雜質含量較低的釩鋁合金。
[0019]本發(fā)明釩鋁合金的制備方法采用石墨坩禍帶有鉆孔蓋子既能夠防止冶煉過程的合金液噴濺又能起到保溫的過程利于渣金分離；并且不需要添加常規(guī)石灰等造渣冷卻劑控制熱量，其成本更低，可以減少雜質的引入，有利于進一步減少釩鋁合金中雜質的含量，所得合金純度更高；同時采用石墨坩禍進行冶煉，合金外觀質量較比打結爐體的合金更光滑整潔，合金質量更高，在進行合金餅破碎時能夠獲得更高的成品率，完全符合工業(yè)大生產的要求。
[0020]實施例1
[0021]取10kg五氧化二釩，55.7kg鋁粒為原料，五氧化二釩與鋁粒的重量配比為1.68: 1，以分析純過氧化鋇為點火劑，在內壁涂有電熔鎂火泥的帶有鉆孔蓋子的石墨坩禍中進行鋁熱還原反應，鋁熱反應完成后，靜置30min，得到62.3kg釩鋁合金產品，其中含V90.06wt%, Al 9.63wt%, Fe 0.15wt%, Si 0.1Iwt%。
[0022]實施例2
[0023]取10kg五氧化二釩，63.7kg鋁粒為原料，五氧化二釩與鋁粒的重量配比為1.58: 1，以分析純過氧化鋇為點火劑，在內壁涂有電熔鎂火泥的帶有鉆孔蓋子的石墨坩禍中進行鋁熱還原反應。鋁熱反應完成后，靜置30min，得到66.76kg釩鋁合金產品，其中含
V85.04wt%, Al 14.6wt%, Fe 0.12wt%, Si 0.19wt%。
[0024]實施例3
[0025]取10kg五氧化二釩，83.4kg鋁粒為原料，五氧化二釩與鋁粒的重量配比為
1.15: 1，以分析純過氧化鋇為點火劑，在內壁涂有電熔鎂火泥的帶有鉆孔蓋子的石墨坩禍中進行鋁熱還原反應。鋁熱反應完成后，靜置30min，得到89.8kg釩鋁合金產品，其中含
V65.9wt %，Al 33.8wt %, Fe 0.12wt%, Si 0.13wt %。
[0026]本發(fā)明所獲得釩鋁合金產品，V含量65.9wt%?90.06wt%，F(xiàn)e ( 0.15wt%,Si ^ 0.19wt%，符合后序工序繼續(xù)加工的要求。
【主權項】
1.釩鋁合金的制備方法，其特征在于:包括以下步驟:以五氧化二釩和鋁為原料，點火進行還原反應，即可制得釩鋁合金；其中，五氧化二釩與鋁的重量比為1.15?1.8: I;以整個內壁涂有電熔鎂火泥的帶孔的蓋子的石墨坩禍作為冶煉爐。
2.根據(jù)權利要求1所述的釩鋁合金的制備方法，其特征在于:所述的五氧化二釩的純度彡99.7%，所述鋁的純度彡99.85%。
3.根據(jù)權利要求1所述的釩鋁合金的制備方法，其特征在于:所述的孔的直徑為I?2cm0
4.根據(jù)權利要求1所述的釩鋁合金的制備方法，其特征在于:所述帶孔的蓋子的孔的密度為15?20個/m2。
5.根據(jù)權利要求1所述的釩鋁合金的制備方法，其特征在于:點火所用的點火劑為過氧化鋇，鎂條作為引燃材料。
6.根據(jù)權利要求1所述的釩鋁合金的制備方法，其特征在于:還原反應完成后靜置30min以上，再移動冶煉爐。
7.由權利要求1?6所述的釩鋁合金的制備方法制備得到的釩鋁合金。
【專利摘要】本發(fā)明屬于冶金領域，具體涉及一種釩鋁合金及其制備方法。本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種釩鋁合金的制備方法，包括以下步驟：以五氧化二釩和鋁為原料，點火進行還原反應，即可制得釩鋁合金；其中，五氧化二釩與鋁的重量比為1.15～1.8︰1；以整個內壁涂有電熔鎂火泥的帶孔的蓋子的石墨坩堝作為冶煉爐。該方法不僅成本低，并且能夠制備得到低雜質、高質量的釩鋁合金。
【IPC分類】C22C27-02, C22C1-05
【公開號】CN104611601
【申請?zhí)枴緾N201510075546
【發(fā)明人】陳海軍, 孫朝暉, 鄧孝伯, 尹丹鳳, 王永鋼, 周芳, 鮮勇
【申請人】攀鋼集團攀枝花鋼鐵研究院有限公司
【公開日】2015年5月13日
【申請日】2015年2月12日