[發明專利]一種多元鈮合金鑄錠的制造方法

無效

• 申請號: 201210078208.6
• 申請日: 2012-03-23
• 公開（公告）號: CN102586637A
• 公開（公告）日: 2012-07-18
• 發明（設計）人: 頡維平;白掌軍;黃全亨;楊波;牟東;李明陽
• 申請（專利權）人: 寧夏東方鉭業股份有限公司
• 主分類號: C22C1/02
• 分類號: C22C1/02;C22C27/02
• 代理公司: 寧夏專利服務中心 64100
• 代理人: 徐淑芬

技術領域

????本發明涉及冶金技術領域，特別是涉及一種多元鈮合金鑄錠的制造方法。

背景技術

隨著世界軍事和航天技術的迅猛發展，防空、防天一體化的先進防御系統已成為我國21世紀的重大發展目標，它作為一個國家軍事技術實力的標志，具有巨大的軍事與政治影響。作為先進防御系統重要組成部分的動能殺傷攔截器和相應的導彈運載系統，對姿態控制發動機也提出了更高要求，不但追求高溫性能、使用時間長、材料密度低，而且要具有良好的焊接性能等優點。金屬鈮由于其塑性好、熔點高成為這一行業的首選材料，而且可以通過加入W、Mo、Ta、V、Cr、Zr、C、Ti、Ni、Hf等元素實現固溶強化、沉淀強化、彌散強化，以提高合金的室溫和高溫性能。另外，由于金屬鈮在難熔金屬中密度最低、價格便宜，鈮基合金有具備良好的焊接性能等優點，所以，鈮基合金理所當然成為該領域中無可媲美最佳材料。

國內目前鈮基合金全部采用粉末冶金法生產，氧化物的還原采用碳還原法生產。碳還原工藝生產周期長，能耗高，需要碳化-還原后制備金屬鈮粉，單臺設備產能相對較低，合金生產需要再進行合金調配，成型、燒結等繁雜的工藝流程，因此生產周期長、生產成本高。鋁熱還原法作為一種合金生產的新工藝，只需一次還原，并在還原過程中可以同時添加合金元素，生產成本低，產量高，是鈮基合金生產的發展趨勢。

發明內容

本發明的目的就在于克服上述現有技術的缺陷，提供一種生產成本低，產量高的多元鈮合金鑄錠的制造方法。

為實現本發明目的所采取的技術方案為：

（1）在冶金級氧化鈮中配比鋁粉、發熱劑（硝石、高氯酸鉀、氯酸鉀等）、石灰，同時添加一定量的合金元素粉末，該合金元素如鎢、鉬、鉭、釩、鉻和它們對應的氧化物中的一種或幾種，同時添加稀土元素粉末，用混料機進行充分混合；所述的稀土元素為釔、鋱、鏑、鈥、鉺、銩、鐿及镥中的任意一種或幾種。上述稀土元素的添加量根據氧化鈮的重量進行調整，通常為氧化鈮重量的0.1－0.2％，氧化鈮量一定后，鋁粉為超過化學計量值的1-10%，發熱劑與石灰的加入量為氧化鈮量的5-15%，其它合金元素按照合金的理論值計算所得的化學計量值添加即可。

（2）將混合粉末裝入反應器，之后將混合物料用鎂帶或其它方式點燃，使反應自動進行。這主要是利用氧化鈮粉末與鋁粉反應是放熱反應的原理進行鈮合金的制備，添加硝石、氯酸鉀的目的是提高反應過程的熱量，此反應所放出的反應熱可以維持反應所需熱量，添加石灰的目的是降低渣的熔點，使反應后的金屬與渣相充分分離，由此得到生產合金的目的，然后將金屬與渣進行分離，即可得到目標合金的初級合金。

（3）將反應后的合金用真空電子束爐進行熔煉提純，制成板狀、圓柱狀或其它形式的鑄錠，熔煉功率為70kW-300kW。通常初級合金的熔煉為兩次，在熔煉前要將合金破碎成小于5厘米的塊狀金屬。

（4）基于合金性能改善目的，上述合金中還需添加Zr、Hf、Ti等其它金屬，即將初級合金經過剪切或鋸切后與鋯、鉿、鈦的金屬條（板）按照一定的質量比例進行組配，制備成熔煉電極。

（5）采用真空電子束爐或／和真空自耗電弧爐進行熔煉，所述熔煉方法可以為熔煉電極在真空電子束爐中熔煉兩次，熔煉功率為200kW-500KW，也可以為熔煉電極在真空電子束爐中熔煉一次，熔化功率為200kW-500kW，然后在真空自耗電弧爐中自耗熔煉一次，熔煉功率為300kW-560kW。

（6）鑄錠經過表面車光處理，消除表面缺陷，即為鈮合金的成品鑄錠。

本發明的多元鈮合金鑄錠的制造方法是以氧化鈮、鋁粉等為原料，直接配入一定量的鎢、鉬、鉭、釩、鉻等合金元素采用鋁熱還原法生產鈮基合金。該工藝采用氧化鈮粉末進行配料而進行鋁熱還原反應，可以有效保證合金成分的均勻性；采用真空電子束爐熔煉或真空電子束爐+真空電弧爐熔煉，可使鑄錠組織的優化，達到合金的加工的技術要求；直接還原出合金或母合金，生產效率高、生產成本低，具有很好的經濟價值和社會價值。根據本發明所生產的鈮基合金材料，成本低于目前我國已定型使用的其他鈮合金材料生產成本，并具有較高的生產能力。

綜上所述，本發明極大的降低了鈮基合金的生產成本，具有良好的發展前景，且通過本發明方法生產的鈮合金具有成本低、生產周期短、產量高、合金性能優異等特征。

附圖說明

圖1為本發明工藝流程圖。

具體實施方式

實施例1

此實施例生產Nb-W-Mo-Zr-C合金，其工藝過程為：