[發明專利]制備鈦鋁合金的方法

有效

• 申請號: 201811157138.7
• 申請日: 2018-09-30
• 公開（公告）號: CN109023431B
• 公開（公告）日: 2020-05-12
• 發明（設計）人: 朱福興;馬尚潤
• 申請（專利權）人: 成都先進金屬材料產業技術研究院有限公司
• 主分類號: C25C3/36
• 分類號: C25C3/36;C25C7/02;C25C7/00;C25C7/06
• 代理公司: 成都虹橋專利事務所(普通合伙) 51124
• 代理人: 張小麗;梁鑫

本發明屬于鈦冶金領域，具體涉及一種制備鈦鋁合金的方法。本發明所要解決的技術問題是提供制備鈦鋁合金的方法，包括以下步驟：a、將TiCl₄、AlCl₃加入保護氣氛下的熔融電解質中；其中，熔融電解質為堿金屬氯化物或堿土金屬氯化物中的至少一種與堿金屬氟化物的混合物；b、對步驟a所得的混合體系進行電解；c、電解結束后，對陰極產物進行真空蒸餾，得到鈦鋁合金。本發明方法可縮短鈦鋁合金的制備流程，降低鈦鋁合金的制造成本，對鈦合金發展具有重要現實意義。

技術領域

本發明屬于鈦冶金領域，具體涉及一種制備鈦鋁合金的方法。

背景技術

隨著航空動力裝置的更新換代，航空航天發動機內部環境溫度逐漸提升，當下成熟應用的鎳基合金已經不能滿足高溫的工作要求，由于鈦鋁合金具有優異的耐高溫、耐腐蝕性，可以代替鎳基合金作為航空航天、汽車、精密制造領域的輕質高強度結構零件。鈦鋁基金屬間化合物具有規整的原子排列、較強的金屬鍵、共價鍵結合力，并且具有質量輕、高溫抗氧化性能、抗蠕變性能良好，可以作為耐高溫、耐腐蝕特種涂層的原材料，應對各種嚴苛的使用條件。

目前生產鈦鋁合金的方法主要有三種：鋁粉熱還原法、直接合金化法和氧化物電解質脫氧法，其中直接合金化法是工業中生產鈦鋁合金的主要方法，其制備流程為：合金化、熔煉-凝固、熱處理，但該工藝流程長，需多次熔煉以消除合金元素偏析現象，造成鈦鋁合金制造成本極其昂貴，而其他兩種方法則存在雜質元素高技術難題。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種制備鈦鋁合金的方法。該方法包括以下步驟：

a、將TiCl₄、AlCl₃加入保護氣氛下的熔融電解質中，反應生成堿金屬氟鈦酸鹽和堿金屬氟鋁酸鹽；其中，熔融電解質為堿金屬氯化物或堿土金屬氯化物中的至少一種與堿金屬氟化物的混合物；

b、對步驟a所得的混合體系進行電解；

c、電解結束后，對陰極產物進行真空蒸餾，得到鈦鋁合金。

具體的，上述制備鈦鋁合金的方法步驟a中，所述堿金屬氯化物為LiCl、NaCl、KCl、RbCl或CsCl中至少一種。

具體的，上述制備鈦鋁合金的方法步驟a中，所述堿土金屬氯化物為BeCl₂、MgCl₂、CaCl₂、BaCl₂或SrCl₂中至少一種。

優選的，上述制備鈦鋁合金的方法步驟a中，所述堿金屬氯化物或堿土金屬氯化物中的至少一種為NaCl-KCl、LiCl-KCl或CaCl₂-NaCl任意一種。

具體的，上述制備鈦鋁合金的方法步驟a中，所述堿金屬氟化物為LiF、NaF、KF、RbF或CsF中至少一種。

優選的，上述制備鈦鋁合金的方法步驟a中，所述堿金屬氟化物為NaF或KF。

進一步的，上述制備鈦鋁合金的方法步驟a中，所述堿金屬氟化物添加量為電解質的10～90wt％。

優選的，上述制備鈦鋁合金的方法步驟a中，所述堿金屬氟化物的添加量為TiCl₄和AlCl₃中Ti和Al摩爾總和的6倍以上。

優選的，上述制備鈦鋁合金的方法步驟a中，所述熔融電解質高于電解質熔點。進一步的，高于電解質熔點50～200℃。

具體的，上述制備鈦鋁合金的方法步驟a中，所述保護氣氛為氬氣、氦氣或氖氣中的任意一種。優選保護氣氛為氬氣。

具體的，上述制備鈦鋁合金的方法步驟b中，所述電解陽極為石墨，陰極為導電金屬。