一种制备AlCr中间合金的方法与流程

本发明涉及中间合金，尤其涉及一种制备alcr中间合金的方法。

背景技术：

1、钛合金因具有密度小、比强度高、耐高温、耐腐蚀、可焊接等优良的综合性能被广泛用于航空领域，在钛合金生产中，添加合金元素可以有效改善钛合金的某些特性，然而，由于添加元素受密度、熔点、分配系数、添加方式等诸多因素的影响，容易出现元素分布不均匀的偏析现象，目前普遍采用中间合金的方法解决以上影响因素导致的冶金缺陷，作为钛合金生产用中间合金，自钛合金诞生以来，一直被认为是有效改善合金组元不均匀化，生产优质钛合金和提高材料质量的重要控制因素和手段，备受各生产厂商的重视。

2、研究表明，alcr中间合金是熔炼tc21钛合金铸锭的重要原料之一，对钛合金铸锭的产品质量具有关键性的影响。因此，掌握alcr中间合金的制备工艺，实现产品定制化，对开展tc21钛合金熔炼的技术攻关有着至关重要的意义,但现有的制备过程多为需要加热升温、精炼等多个工艺过程，工艺复杂，控制过程要求控制精度高，不容易实现。

3、公开号为cn102965527a的中国专利公开了采用铬屑制备铝铬中间合金的方法，该方法在熔炼炉中排列铝锭条，待铝锭条熔化后,在铝液表面撒上覆盖剂，升温至900～910℃，加入所需cr屑的1/3～1/2，然后停炉搅拌；熔炼炉温度升温至900～910℃，保温后均匀加入剩余的cr屑，停炉搅拌后除渣，再升温至900～910℃，保温后扒渣,，浇注成锭得到铝铬中间合金；该专利需要加热升温、搅拌、精炼、浇筑等多个环节，过程复杂，控温要求精度高。

4、公开号为cn104962787a的中国专利公开了一种高纯铝铬中间合金及其制备方法，将高纯铝锭在中频感应炉中熔化，升温至750～800℃后，按比例量加入铬剂，搅拌5～15min,之后将表面浮渣去除；然后通过喷粉精炼机，以高纯氩气为载体，将精炼剂均匀移动喷入熔体中，进行精炼、除气除渣，精炼时间为5～15min,然后将表面渣去除，升温至730～780℃，静置5分钟后取样并进行浇铸得到高纯铝铬中间合金；但该专利也需要升温、加铬剂、搅拌、去浮渣、精炼、扒渣、静置、取样、浇铸多个工艺过程。

5、本发明提供了一种制备alcr中间合金的方法，以铝热法工艺为基础，确定了合金制备工艺、原料成分指标、工艺控制参数，实现了alcr中间合金定制化生产，生产流程短，实用性强，产品质量可控，适合工业化推广应用，对后续应用于钛合金熔炼，能够有效调质钛合金铸锭产品质量。

6、为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：

7、一种制备alcr中间合金的方法，包括以下步骤：

8、(1)原料包括cr2o3、铝粉和caf2，将cr2o3、铝粉和caf2按照质量比例(0.80～1.50)：(0.52～1.22)：(0.18～0.33)配比；

9、(2)对原料进行干燥、混合处理；

10、(3)将混合的原料放置在反应装置中进行引燃反应；

11、(4)反应结束，随炉体自然冷却；

12、(5)渣金分离得到合金锭，对合金锭进行表面处理；

13、(6)经过粒度筛分得到alcr中间合金。

14、进一步的，所述步骤(1)中cr2o3成分质量百分比要求：cr2o3含量≥99.00％，水溶性cr含量≤0.03％，h2o含量≤0.15％，200目≤粒度≤80目；al粉成分质量百分比要求：活性铝含量≥98.0％，200目≤粒度≤80目；造渣剂采用caf2，成分质量百分比要求：caf2含量≥99.00％，sio2含量≤0.3％，fe2o3含量≤0.005％。

15、进一步的，所述步骤(2)干燥温度为120～220℃，干燥时间为1.5～2.5h，混合均匀时间为2.0～3.0h。

16、进一步的，所述步骤(3)的反应装置采用石墨坩埚，石墨坩埚的显气孔率≤29％，耐火度≥1900℃。

17、进一步的，所述步骤(4)反应物随炉体自然冷却至温度≤50℃。

18、进一步的，所述步骤(6)得到的中间合金为alcr60和alcr70，alcr60中cr含量为55.0～65.0％，alcr70中cr含量为65.0～75.0％，alcr60和alcr70中杂质质量百分比均为：fe含量≤0.18％，si含量≤0.15％，c含量≤0.05％，o含量≤0.05％，al含量为余量。

19、进一步的，所述步骤(6)得到的alcr中间合金经过破碎筛分保留粒度为0.25～6.5mm的alcr中间合金。

20、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

21、1)以铝热法工艺为基础，确定了合金制备工艺、原料成分指标、工艺控制参数，实现了alcr中间合金定制化生产；

22、2)生产流程短，实用性强，产品质量可控，适合工业化推广应用；

23、3)对后续应用于钛合金熔炼，能够有效调质钛合金铸锭产品质量。

技术实现思路

技术特征：

1.一种制备alcr中间合金的方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种制备alcr中间合金的方法，其特征在于，所述步骤(1)中cr2o3成分质量百分比要求：cr2o3含量≥99.00％，水溶性cr含量≤0.03％，h2o含量≤0.15％，200目≤粒度≤80目；al粉成分质量百分比要求：活性铝含量≥98.0％，200目≤粒度≤80目；造渣剂采用caf2，成分质量百分比要求：caf2含量≥99.00％，sio2含量≤0.3％，fe2o3含量≤0.005％。

3.根据权利要求1所述的一种制备alcr中间合金的方法，其特征在于，所述步骤(2)干燥温度为120～220℃，干燥时间为1.5～2.5h，混合均匀时间为2.0～3.0h。

4.根据权利要求1所述的一种制备alcr中间合金的方法，其特征在于，所述步骤(3)的反应装置采用石墨坩埚，石墨坩埚的显气孔率≤29％，耐火度≥1900℃。

5.根据权利要求1所述的一种制备alcr中间合金的方法，其特征在于，所述步骤(4)反应物随炉体自然冷却至温度≤50℃。

6.据权利要求1所述的一种制备alcr中间合金的方法，其特征在于，所述步骤(6)得到的中间合金为alcr60和alcr70，alcr60中cr含量为55.0～65.0％，alcr70中cr含量为65.0～75.0％，alcr60和alcr70中杂质质量百分比均为：fe含量≤0.18％，si含量≤0.15％，c含量≤0.05％，o含量≤0.05％，al含量为余量。

7.据权利要求1所述的一种制备alcr中间合金的方法，其特征在于，所述步骤(6)得到的alcr中间合金经过破碎筛分保留粒度为0.25～6.5mm的alcr中间合金。

技术总结
本发明涉及一种制备AlCr中间合金的方法，包括步骤：原料包括Cr<subgt;2</subgt;O<subgt;3</subgt;、铝粉和CaF<subgt;2</subgt;，将Cr<subgt;2</subgt;O<subgt;3</subgt;、铝粉和CaF<subgt;2</subgt;按照0.80～1.50：0.52～1.22：0.18～0.33配比；(2)对原料进行干燥、混合处理；(3)将混合的原料放置在反应装置中进行引燃反应；(4)反应结束，随炉体自然冷却；(5)渣金分离得到合金锭，对合金锭进行表面处理；(6)经过粒度筛分得到AlCr中间合金；本发明以铝热法工艺为基础，确定了合金制备工艺、原料成分指标、工艺控制参数，实现了AlCr中间合金定制化生产，生产流程短，实用性强，产品质量可控，适合工业化推广应用，对后续应用于钛合金熔炼，能够有效调质钛合金铸锭产品质量。

技术研发人员：于继洋,滕艾均,耿乃涛,张天馨,董恩涛,康强,苑子凯,黄召阔
受保护的技术使用者：鞍钢集团北京研究院有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15