本发明属于钒铝合金制备领域，特别涉及一种钒铝合金的熔盐电解制备方法。
背景技术：
钒铝合金是生产Ti-6Al-4V和Ti-8Al-1Mo-1V等钛合金材料主要原料之一。钛合金材料多用于航空航天领域，对杂质的要求非常苛刻，因此保证钒铝合金的纯度非常重要。
钒铝合金主要有AlV50、AlV60和AlV80三种产品，目前的生产方法均基于铝热还原法，所用原料为五氧化二钒、铝、石灰和萤石等，各原料经干燥、配料、混料后，放入反应炉内，在表面添加镁屑并点火，开始自放热反应的冶炼过程，反应结束后，经过一段时间冷却，去除合金氧化皮，得到钒铝合金。该方法反应速度快，但放热量过大，容易造成喷溅，且高温熔炼过程中，加入的造渣剂和还原剂容易造成合金污染，增加杂质含量。另外，熔炼过程还会产生一定的含钒废渣，不仅造成了钒资源的浪费，还给环境带来了压力。
技术实现要素：
为克服现有技术中的钒铝合金制备粗放、杂质含量高的问题，本发明的目的在于，提供一种钒铝合金的熔盐电解制备方法，以提升钒铝合金质量。
为了实现上述任务，本发明采取如下的技术解决方案：
一种钒铝合金的电解制备方法，其特征在于，按以下步骤进行：
A、将五氧化二钒、三氧化二铝与粘结剂、添加剂混合均匀，利用压力机压制成型，干燥后，通过高温烧结制成固态阴极块；
B、以石墨块为阳极，氯化钠和氯化钙的混合熔盐为电解质，进行熔盐电解；
C、电解完成后，将阴极块提离熔盐表面，对其进行清洗、干燥，并在惰性气氛下重熔，最后出炉得到钒铝合金。
其中所述步骤A的五氧化二钒和三氧化二铝用量参考AlV50、AlV60和AlV80铝钒产品的化学计量比配制，具体的质量比为1:1～5:1之间。
步骤A所述的添加剂为NaCl或CaCl2其中的一种或它们的混合物，添加剂用量为五氧化二钒和三氧化二铝总质量的0～6％。添加剂的加入主要为增加反应速度，其用量不宜过多，否则容易导致阴极在电解过程中破碎。
所述步骤A的粘结剂为聚乙烯醇溶液或蒸馏水。
步骤A所述的高温烧结温度控制在五氧化二钒的熔点(690℃)以下，以避免五氧化二钒在烧结过程中熔化，高温烧结时间控制在5～15h之间。
步骤B所述的熔盐电解的温度控制在660℃以下，以避免铝熔化。另外，为避免氯化物电解质分解，熔盐电解的电压不宜过高，控制在2.5～3.3V，时间为10～20h。
本发明的钒铝合金的电解制备方法与已有技术相比，具有如下明显的优点：
1、采用本发明制备钒铝合金，温度低、工艺简单，合金成分容易控制；
2、钒铝合金制备的过程不需添加还原剂和造渣剂，避免了对钒铝合金的污染，降低了钒铝合金的杂质含量；
3、不产生含钒废渣和烟尘，能耗低，生产环境友好。
具体实施方式
以下通过实施例对本发明作进一步的详细说明，需要说明的是以下的实施例仅供本领域的技术人员更清楚的理解本发明，本发明不限于这些实施例。
在以下的实施例中，所述的聚乙烯醇(0.03g/ml)粘结剂，是用固体的聚乙烯醇和水配制而成，配制方法是，按照每毫升纯净水(或蒸馏水)中加入0.03g固体的聚乙烯醇，保温搅拌直到聚乙烯醇完全溶解即得。
实施例1：
将200目以下的五氧化二钒和三氧化二铝按质量比1:1混合，得到混合物料，另外向混合物料中配加混合物料总质量3％的NaCl和一定的聚乙烯醇(0.03g/ml)粘结剂，粘结剂具体用量为每20g混合物料配加1ml。
将配加NaCl和粘结剂的混合物料在50MPa下压制成型，在680℃下烧制8h，得到反应阴极。
以摩尔比为1：1的NaCl-CaCl2熔盐为电解质、石墨块为阳极，对阴极进行熔盐(还原)电解，温度650℃，电压3.3V，时间15h。熔盐(还原)电解结束后，将阴极块提离熔盐表面，经清洗后得到多孔状钒铝合金，再将该多孔状钒铝合金在氩气气氛下重熔，得到钒铝合金铸锭。经化学分析测定，所得钒铝合金含钒51.3wt％，含氧0.17wt％。
实施例2：
将200目以下的五氧化二钒和三氧化二铝按质量比1.5:1混合，得到混合物料，另外向混合物料中配加混合物料总质量1％的CaCl2和一定的聚乙烯醇(0.03g/ml)粘结剂，粘结剂用量为每20g混合物料配加1ml。
将配加CaCl2和粘结剂的混合物料在40MPa下压制成型，在680℃下烧制6h，得到反应阴极。
以摩尔比为1：1的NaCl-CaCl2熔盐为电解质、石墨块为阳极，对阴极进行熔盐(还原)电解，温度650℃，电压3.2V，时间18h。熔盐(还原)电解结束后，将阴极块提离熔盐表面，经清洗后得到多孔状钒铝合金，再将该多孔状钒铝合金在氩气气氛下重熔，得到钒铝合金铸锭。经化学分析测定，所得钒铝合金含钒59.1wt％，含氧0.19wt％。
实施例3：
将200目以下的五氧化二钒和三氧化二铝按质量比2:1混合，得到混合物料，另外向混合物料中配加混合物料总质量2％的CaCl2和聚乙烯醇(0.03g/ml)粘结剂，粘结剂用量为每30g混合物料配加1ml。
将配加CaCl2和粘结剂的混合物料在40MPa下压制成型，在680℃下烧制6h，得到反应阴极。
以摩尔比为1：1的NaCl-CaCl2熔盐为电解质、石墨块为阳极，对阴极进行熔盐(还原)电解，温度650℃，电压3.2V，时间18h。熔盐(还原)电解结束后，将阴极块提离熔盐表面，经清洗后得到多孔状钒铝合金，再将该多孔状钒铝合金在氩气气氛下重熔，得到钒铝合金铸锭。经化学分析测定，所得钒铝合金含钒63.8wt％，含氧0.19wt％。
实施例4：
将200目以下的五氧化二钒和三氧化二铝按质量比3.5:1混合，得到混合物料，另外向混合物料中配加混合物料总质量1％的NaCl和聚乙烯醇(0.03g/ml)粘结剂，粘结剂用量为每35g混合物料配加1ml。
将配加NaCl和粘结剂的混合物料在40MPa下压制成型，在680℃下烧制5h，得到反应阴极。
以摩尔比为1：1的NaCl-CaCl2熔盐为电解质、石墨块为阳极，对阴极进行熔盐(还原)电解，温度650℃，电压3.2V，时间20h。熔盐(还原)电解结束后，将阴极块提离熔盐表面，经清洗后得到多孔状钒铝合金，再将多孔状该钒铝合金在氩气气氛下重熔，得到钒铝合金铸锭。经化学分析测定，所得钒铝合金含钒75.1wt％，含氧0.20wt％。
实施例5：
将200目以下的五氧化二钒和三氧化二铝按质量比4:1混合，得到混合物料，另外向混合物料中配加一定的蒸馏水，蒸馏水用量为每20g混合物料配加1ml。
将配加蒸馏水的混合料在40MPa下压制成型，在680℃下烧制5h，得到反应阴极。以摩尔比为1：1的NaCl-CaCl2熔盐为电解质、石墨块为阳极，对阴极进行熔盐(还原)电解，温度650℃，电压3.2V，时间20h。熔盐(还原)电解结束后，将阴极块提离熔盐表面，经清洗后得到多孔状钒铝合金，再将该多孔状钒铝合金在氩气气氛下重熔，得到钒铝合金铸锭。经化学分析测定，所得钒铝合金含钒78.2wt％，含氧0.20wt％。