[發明專利]釩鋁合金制備方法

無效

• 申請號: 201110001739.0
• 申請日: 2011-01-06
• 公開（公告）號: CN102031402A
• 公開（公告）日: 2011-04-27
• 發明（設計）人: 孫朝暉;陳海軍;劉豐強;鮮勇;李千文;王永剛;周芳;孟偉巍
• 申請（專利權）人: 攀鋼集團鋼鐵釩鈦股份有限公司;攀鋼集團研究院有限公司;攀鋼集團攀枝花鋼鐵研究院有限公司;攀鋼集團攀枝花鋼釩有限公司
• 主分類號: C22C1/05
• 分類號: C22C1/05;C22C27/02
• 代理公司: 成都虹橋專利事務所 51124
• 代理人: 楊冬

技術領域

本發明涉及一種釩鋁合金制備方法，屬冶金領域。

背景技術

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。Ti-6Al-4V和Ti-8Al-1Mo-1V，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動機、高速飛行器骨架和火箭發動機機殼。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中的應用研究。

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、使反應呈現爆炸性，在絕熱的情況下足以使體系的溫度升高到3000℃以上。因此，爐料中通常要配入一定量的惰性物資(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、Si、P和重金屬元素，因此生產出的釩鋁合金中雜質含量較高。

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Al20％～33.1％，V₂O₅50％～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60～80MPa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℃左右進行反應，獲得釩鋁合金，其中，按照質量百分數，V為75％～95％，Al為5.0％～25.0％，S含量約0.15％，Fe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。

發明內容

本發明解決的技術問題是提供一種生產成本較低的釩鋁合金制備方法。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：釩鋁合金制備方法，以三氧化二釩和五氧化二釩為原料，以Al粉為還原劑，在反應爐中點火還原制得釩鋁合金和爐渣；其中，三氧化二釩與五氧化二釩的重量配比為1∶1～2，Al粉的用量為原料完全還原為V理論用量(理論用量即為將三氧化二釩和五氧化二釩完全還原為金屬釩所需要的Al粉用量)的1.2～1.5倍。

進一步的是：所述的三氧化二釩和五氧化二釩的純度≥99.5％，所述Al粉的純度≥99.7％。

進一步的是：點火還原所用的點火劑為過氧化鋇，過氧化鋇的純度為分析純。

進一步的是：所述爐渣用作反應爐的爐襯。

本發明的有益效果是：本發明釩鋁合金制備方法與現有工藝相比，其成本更低，完全符合工業大生產的要求，且生產出的釩鋁合金中雜質含量低，最終釩鋁合金中，V為75wt％～85wt％、Fe≤0.3wt％、Si≤0.3wt％，滿足后序進一步加工的要求。

具體實施方式

下面結合具體實施方式對本發明進一步說明。

本發明的釩鋁合金制備方法，以三氧化二釩和五氧化二釩為原料，以Al粉為還原劑，在反應爐中點火還原制得釩鋁合金和爐渣；其中，三氧化二釩與五氧化二釩的重量配比為1∶1～2，Al粉的用量為原料完全還原為V理論用量的1.2～1.5倍，上述理論用量即為將三氧化二釩和五氧化二釩完全還原為金屬釩所需要的Al粉用量。采用過量的Al粉，可以在還原反應過程中，通過Al粉與金屬釩的熔合形成釩鋁合金，在此過程中，不會引入其它雜質，可以獲得雜質含量較低的釩鋁合金。上述點火還原所用的點火劑可以為常用的點火劑，如鎂帶等，優選為：點火還原所用的點火劑為過氧化鋇，過氧化鋇的純度為分析純，這樣有利于減少雜質的引入，也有利于維持反應的順利進行。

由于上述方法可直接在反應爐中進行，因此生產成本較低。另外，因為三氧化二釩與Al粉反應放出的熱量不足以維持反應自發進行，而五氧化二釩與Al粉反應放出大量的熱量，熱量過剩，因此以五氧化二釩與三氧化二釩的混合物為原料與Al粉反應可以找到一個足以維持反應自發進行且熱量又不過剩的平衡點，這就使得該反應不需要加入消熱劑，因此可以減少雜質的引入，有利于減少釩鋁合金中雜質的含量。

為了進一步減少釩鋁合金中雜質的含量，所述的三氧化二釩和五氧化二釩的純度≥99.5％，所述Al粉的純度≥99.7％。

進一步的是，為了充分利用上述反應產生的爐渣，所述爐渣用作反應爐的爐襯，反應爐的爐襯用上述爐渣制作，還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。