一种低氧含量的航空航天级钒铝合金的制备方法与流程

本发明属于钛用中间合金制备，具体涉及一种低氧含量的航空航天级钒铝合金的制备方法。

背景技术：

1、钒铝合金是制备航空航天用高温高强度钛合金的必备材料，其质量直接影响到钛合金的综合性能。钒铝合金根据v含量的不同，有如下牌号：alv55(v含量为50～60wt％)、alv65(v含量＞60～70wt％)、alv75(v含量＞70～80wt％)、alv85(v含量＞80～90wt％)。钒铝合金的制备通常采用铝热法，即采用al还原v2o5制备出钒铝合金，由于铝热还原反应是在大气环境下进行的，根据v-al相图，当v含量为50～60wt％时，随着合金熔液的冷却，先析出al8v5相，再析出alv3相，由于al8v5相的脆性特点，当alv3相析出时产生局部应力，导致al8v5相产生裂隙，而且由于在大气环境中制备，空气中的氧进入到合金内部，与al8v5产生氧化、氮化反应，生成淡黄色、黄色、蓝紫色氧化膜，导致aiv55合金的氧含量较高，影响产品的外观质量，并容易使最终制备的钛合金开裂。常见的抑制氧化的方法有真空熔炼法和氩气氛围保护熔炼，二者对于生产装置的密闭性提出了较高的要求，不适宜工业化规模生产。

技术实现思路

1、为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种低氧含量的航空航天级钒铝合金的制备方法。本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：

2、一种低氧含量的航空航天级钒铝合金的制备方法，包括：

3、步骤1：将v2o5和al屑分别进行烘干；

4、步骤2：将v2o5和al屑按(0.95～1.15)：1的质量比混合，得到第一混合料；将v2o5和al屑按(1.16～1.80)：1的质量比混合，得到第二混合料；

5、步骤3：将所述第一混合料加入坩埚内，点火并进行铝热还原反应，得到熔融态的第一钒铝合金，其中，v含量为50～60wt％；

6、步骤4：当坩埚内的反应温度降低至1670～1700℃时，待熔融态的第一钒铝合金表层凝固后，继续加入所述第二混合料完全覆盖第一钒铝合金表层，所述第二混合料点火进行铝热还原反应，得到熔融态的第二钒铝合金，通过所述熔融态的第二钒铝合金将第一钒铝合金表层密封，从而将所述第一钒铝合金与空气隔绝；

7、步骤5：反应结束后，自然冷却，然后将炉渣和所述第二钒铝合金处理掉，剩余的第一钒铝合金即为低氧含量的钒铝合金。

8、进一步地，所述步骤1中，将v2o5和al屑分别进行烘干，烘干温度为100～120℃，烘干时间为48～72h。

9、优选地，将v2o5和al屑按(1.16～1.25)：1的质量比混合，得到所述第二混合料。

10、进一步地，所述熔融态的第二钒铝合金厚度为5～8mm。

11、本发明的有益效果：

12、1、本发明在制备alv55合金时，利用少量不容易氧化的alv65合金完全覆盖住暴露在空气中容易氧化的alv55合金，使其在极易氧化的温度(700～1670℃)下，无法与大气中的氧气接触，从而可以降低alv55合金中的氧含量，作为保护层的alv65合金被喷砂处理掉，最终成品中的氧含量极低，保证最终制成的钒铝合金成分符合航空航天等高端领域的应用要求；

13、2、与真空熔炼技术相比，本发明不涉及真空设备的使用，对反应装置的气密性无要求，不改变现有生产装置，工艺优化成本低，适宜工业化规模生产；与氩气氛围保护技术相比，本发明不涉及保护气氛围装置和压力装置，无需加装气氛保护罩，在大气环境下即可进行，不改变现有生产装置，工艺优化成本低；只需要通过二次少量的加料，利用合金相成分的不同，即利用保护层的强度与致密性，保护生产的alv55合金不受氧化。

14、以下将结合附图及实施例对本发明做进一步详细说明。

技术特征：

1.一种低氧含量的航空航天级钒铝合金的制备方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的低氧含量的航空航天级钒铝合金的制备方法，其特征在于，所述步骤1中，将v2o5和al屑分别进行烘干，烘干温度为100～120℃，烘干时间为48～72h。

3.根据权利要求1或2所述的低氧含量的航空航天级钒铝合金的制备方法，其特征在于，将v2o5和al屑按(1.16～1.25)：1的质量比混合，得到所述第二混合料。

4.根据权利要求3所述的低氧含量的航空航天级钒铝合金的制备方法，其特征在于，所述熔融态的第二钒铝合金厚度为5～8mm。

技术总结
本发明公开了一种低氧含量的航空航天级钒铝合金的制备方法，包括：将V<subgt;2</subgt;O<subgt;5</subgt;和Al屑分别进行烘干；并分别配制第一混合料和第二混合料；将第一混合料加入坩埚内，点火并进行铝热还原反应，得到熔融态的第一钒铝合金，其中V含量为50～60wt％；当反应温度降低至1670～1700℃时，继续加入第二混合料完全覆盖第一钒铝合金表层，并进行铝热还原反应，得到熔融态的第二钒铝合金，通过熔融态的第二钒铝合金将第一钒铝合金表层密封；反应结束后，自然冷却，然后将炉渣和第二钒铝合金处理掉，剩余的第一钒铝合金即为低氧含量的钒铝合金。通过以上工序，保证最终制成的钒铝合金成分符合航空航天等高端领域的应用要求。

技术研发人员：郑杰,石林,李嘉诚
受保护的技术使用者：宝鸡市嘉诚稀有金属材料有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15