骤四、将片坯或块坯与发热剂、石灰混合后并用压片机压制成片坯或块坯，压力 为5~20MPa ;将片坯或块坯放入反应罐中，并在其表面铺上一层点火剂，并抹平压紧，悬挂 在高速离心机上；
[0034] 步骤五、启动电机，通过电动机驱动中心转轴，带动反应罐高速旋转，待转动到一 定的速度，超重力系数为500g~1200g时，点火引发铝热反应，铝热反应迅速进行，生成熔 融态的产物。由于超重力的作用，反应罐中产物熔渣和合金进行顺利分离，密度较大的合金 在底部，炉渣在上部；
[0035] 步骤六、待到达设定时间后关闭电动机，离心机转速逐渐降低直到停止旋转。至 设定的冷却时间后，打开反应罐盖，取出合金和熔渣，合金沉积在下，熔渣聚集在上，能达到 渣-金好的分离效果。
[0036] 使用本发明方法以钛源为原料制备的钛铝合金的主要成分可以达到为：Ti为 45%~50%，A1 为 55%~50%，0〈1%，Fe〈2%，Mn〈l%。
[0037] 以下结合具体的实施例对本发明方法进行进一步的说明。
[0038] 实施例一
[0039] 取高钛渣60g，铝粉40g，并加入20g的无水乙醇在行星式球磨机上球磨40分钟， 然后取出球磨的混合粉末放在干燥机中进行烘干，烘干温度控制在120°C，烘干时间为2h， 加入氯酸钾5g，石灰粉末10g进行均匀混合，在压力机上以5Mpa的力度压成片状坯料，将片 状坯料放入反应罐中，最后铺上一层点火剂；启动电机，待超重力为500g时点火触发铝热 反应，于此同时开始计时30min ;待在超重力条件下分离完成后，关闭电机直至离心机停止 运行，冷却反应罐中生成物至室温，得到渣金分离效果较好的钛铝合金和渣，将合金与渣破 碎分离，得到钛铝合金63. 8g，钛铝合金收率86%。制备的钛铝合金成分见表1 :
[0040] 表 1 [0041 ]
[0042] 实施例二
[0043] 取钛白粉50g，铝粉50g，并加入20g的无水乙醇在行星式球磨机上球磨60分钟， 然后取出球磨的混合粉末放在干燥机中进行烘干，烘干温度控制在200°C，烘干时间为lh， 加入氯酸钾l〇g，石灰粉末20g进行均匀混合，在压力机上以8MPa的压力压成片状坯料，将 片状原料放入反应罐中，最后铺上一层点火剂；启动超重力试验装置中的电机，待超重力为 800g时点火触发铝热反应，于此同时开始计时30min ;待超重力分离完成后，关闭电机直至 反应罐中产物冷却至室温，得到渣金分离效果较好的钛铝合金和渣，将合金与渣破碎分离， 得到钛铝合金69. lg，钛铝合金87%。制备的钛铝合金的主要化学成分见表2 :
[0044] 表 2
[0045]
[0046] 实施例三
[0047] 取高钛渣40g，铝粉60g，并加入20g的无水乙醇在行星式球磨机上研磨120分 钟，然后取出研磨的混合粉末放在干燥机中进行烘干，烘干温度控制在150 °C，烘干时间为 1. 5h，加入氯酸钾15g，石灰粉末30g进行均匀混合，在压力机上以lOMPa的压力压成片状坯 料，将片状原料放入反应罐中，最后铺上一层点火剂；启动电机，待超重力为l〇〇〇g时点火 触发铝热反应，于此同时开始计时30min;待超重力分离完成后，关闭电机直至反应罐中产 物冷却至室温，得到渣金分离效果较好的钛铝合金和渣，将合金与渣破碎分离，得到钛铝合 金74. 5g，钛铝合金收率90%。制备的钛铝合金成分见表3 :
[0048] 表 3
[0049]
【主权项】
1. 一种超重力辅助铝热还原法自蔓延制备钛铝合金的方法，其特征在于包括以下步 骤： a、 将钛源与铝粉混合后加入介质进行研磨； b、 将研磨好的原料进行干燥，然后再加入发热剂和造渣剂压制成片状或块状的坯料； c、 将步骤b压制好的坯料装入反应容器，在坯料表面添加点火剂，抹压平整，将反应容 器置于高速离心机中； d、 启动高速离心机并运转到反应容器的超重力系数达到500~1200g时点火引燃，完 成反应，钛铝合金和熔渣分离，得到致密的钛铝合金和炉渣。2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的钛源为高钛渣、金红石或钛白粉中 的至少一种。3. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述发热剂为氯酸钾、硝酸钾或过氧化钡 中的至少一种。4. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述造渣剂为石灰、苏打或氟化钙中的至 少一种。5. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的钛源、铝粉、发热剂、造渣剂的质量 比为 100 : 60 ~80 : 5 ~25 : 20 ~60。6. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤b所述烘干的温度为100~200°C， 时间为1~5h。7. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤d的反应时间控制在10~20min。8. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤a所述的介质为无水乙醇，无水乙醇 的加入量为钛源和铝粉总量的5% -10%。9. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤a中研磨至铝粉的和钛源的粒度为 0. 5um-3um〇10. 根据权利要求1~9任一项所述的方法，其特征在于：所述的点火剂为过氧化钡和 错粉，重量比例为：过氧化钡：错粉=2 : 1。
【专利摘要】本发明提供了一种利用超重力辅助自蔓延铝热还原法制备Ti-Al基合金的方法，属于有色金属制备领域。本发明方法主要是将钛源铝粉混合并同时加入介质无水乙醇在球磨机中进行球磨，将球磨好的原料烘干后加入发热剂和造渣剂压制成片状，将片状料装入反应罐中，悬挂在超重力试验设备上。在一定的超重力条件下，点火完成反应，生成熔融的Ti-Al基合金和炉渣。经冷却后去除炉渣，即制备出较为致密的Ti-Al基合金。本发明利用超重力技术实现了铝热还原法自蔓延过程制备钛铝合金的有效分离，显著提高了钛铝合金与炉渣的分离效果，以及合金的纯净度和致密度，为钛铝合金的应用创造了条件。
【IPC分类】C22C1/02, C22C14/00, C22C21/00
【公开号】CN105132724
【申请号】CN201510696259
【发明人】杨绍利, 李军, 李彬彬, 马兰, 李俊翰, 吴恩辉, 侯静, 王涛
【申请人】攀枝花学院
【公开日】2015年12月9日
【申请日】2015年10月23日