一种熔盐电脱氧法制备V-4Cr-4Ti合金的方法，属于有色金属冶金和电化学等领域。包括以下步骤：(1)混料压片：将钒氧化物、钛氧化物、铬氧化物和金属粉，按质量百分比球磨混料后，压制成混合氧化物压片；(2)压片烧结：将压片在真空条件或惰性气氛下烧结，得到混合氧化物烧结体；(3)熔盐电解：将混合氧化物烧结体作为阴极，高纯石墨棒作为阳极，在惰性气体保护下，置入盛有熔融电解质的反应器中进行电解，电解产物清除表面熔盐，得到V-4Cr-4Ti合金。本发明专利技术的制备方法，工艺简单，原料易于获得，生产周期短，污染低，生产成本低，电流效率高，制备的V-4Cr-4Ti合金粉末成分均匀。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于有色金属冶金和电化学等领域，具体涉及一种熔盐电脱氧法制备V-4Cr-4Ti合金的方法。
技术介绍
安全性是核能发展的基本前提，在反应堆内复杂的高热、高辐射条件下，核反应堆结构材料的选择非常苛刻。钒基合金中V-4Cr-4Ti合金由于在核聚变反应堆内复杂的热力学、化学、应力和电磁环境下，具有优良的低激活特性、高温强度、抗辐射诱变膨胀和损伤、良好的尺寸稳定性、高热传导性、低热膨胀系数、低弹性模量、较好的抗蠕变性能、良好的加工性能、耐液态锂腐蚀等特性，而被认为是新一代核聚变反应堆用优良的候选结构材料。目前，V-4Cr-4Ti合金常用的制备方法主要有铝热还原法、电解法、真空熔炼法等，这些方法从原料的提取到合金的生产加工工艺流程长、污染大、能耗高、限制了钒基合金在各个领域的应用。熔盐电脱氧法制备V-4Cr-4Ti合金是以氧化物为原料经一步电解得到杂质含量很低的合金等，相对于传统的制备方法，该方法不仅缩短了工艺流程，减少了能耗和环境污染，大幅度地降低成本，并且氧化物组成和还原程度易于控制。该方法为V-4Cr-4Ti合金的短流程、低成本、低能耗、绿色冶金制备开辟了新途径。采用该方法制备V-4Cr-4Ti合金可避免热还原法引入其它杂质使得产物纯度降低，避免传统电解法多价金属离子在阴阳电极间循环氧化还原而空耗电流，避免采用熔炼法高温下金属因挥发损失而无法得到准确配比的均匀合金。目前采用熔盐电脱氧法已经制备的三元合金主要有Ti-6Al-4V，Ni-35Ti-15Hf,U-40Pu-5Np等。查阅国内外文献还未有通过熔盐电脱氧法制备V-4Cr-4Ti合金的报道。目前，采用熔盐电脱氧法制备金属及合金还存在电极导电性低，电脱氧过程中电流效率低，脱氧反应速率低等问题。因此提高电极的电导率，提高合金制备的电流效率是目前本领域需要解决的问题。
技术实现思路
针对传统方法制备V-4Cr-4Ti合金过程中存在能耗高、工艺流程长、金属挥发损失、环境污染严重等问题，以及电脱氧法制备金属及合金存在阴极电导率低，电流效率低等问题，本专利技术提供一种熔盐电脱氧法制备V-4Cr-4Ti合金的方法，通过提高电解过程电流效率的电脱氧法制备聚变堆用低活性结构材料V-4Cr-4Ti合金。本专利技术的熔盐电脱氧法制备V-4Cr-4Ti合金的方法，包括以下步骤：步骤1，混料压片：(1)按质量百分比，钒氧化物：90～94％，钛氧化物：2～4％，铬氧化物：0～6％，金属粉：0～4％，混料后置于球磨罐中混合2～8h，其中，钒氧化物、钛氧化物、铬氧化物和金属粉的粒度均为100～200目；(2)将混合物料，置于钢制模具中压制成混合氧化物压片；其中，成型压力为60～120MPa，保压5～10min；步骤2，压片烧结：将压片在真空条件或惰性气氛下烧结，烧结温度为1000～1200℃，烧结时间1～3h，得到混合氧化物烧结体；步骤3，熔盐电解：(1)将混合氧化物烧结体作为阴极，高纯石墨棒作为阳极，平行插入盛有熔融电解质的反应器中进行电解，电解过程中通入惰性气体保护；其中，电解温度为600～900℃，电解电压为2.8～3.1V，电解时间为2～8h；(2)电解结束后取出电解产物，清除表面熔盐得到V-4Cr-4Ti合金。其中：本专利技术制备方法制备的V-4Cr-4Ti合金，成分按质量百分比为Cr：3.8％～4％，Ti：4％～4.6％，余量为V。所述的步骤1(1)中，钒氧化物为V2O3，纯度≥99％；钛氧化物为TiO2，纯度≥99％；铬氧化物为Cr2O3，纯度≥99％；金属粉物为Ti粉，纯度≥99％；添加金属粉的作用为：改善电极导电性能，从而提高电解过程中电极的反应活性；所述的步骤2和步骤3中，惰性气体为氩气；所述的步骤3(1)中，将混合氧化物烧结体用钼网包裹与钼杆连接组装成阴极；电解质为CaCl2-NaCl混合物，按质量百分比为：CaCl2：67％，NaCl：33％，CaCl2和NaCl的纯度均≥99％，粒度均为100～200目。本专利技术采用钒氧化物为V2O3，与其他含钒氧化物相比，V2O3具有熔点高、导电性高等优点，同时添加目标合金组分金属Ti粉，可以极大的提高V2O3-Cr2O3-TiO2混合氧化物电极的导电性，有利于电解的进行，从而提高电流效率，同时电解过程中新生成的金属V，金属Cr具有较高的活性，在高温条件下与Ti发生合金化，形成V-4Cr-4Ti合金。本专利技术制备工艺简单，原料易于获得，生产周期短，污染低，生产成本低，电流效率高，制备的V-4Cr-4Ti合金粉末成分均匀。附图说明图1本专利技术实例1步骤2得到的V2O3-Cr2O3-TiO2混合氧化物烧结体的物相组成图；图2本专利技术实例1制备的V-4Cr-4Ti合金粉末的物相组成图；图3本专利技术实例1制备的V-4Cr-4Ti合金粉末的形貌图。具体实施方式以下实施例中，V2O3粉，Cr2O3粉，TiO2粉，Ti粉，CaCl2和NaCl的纯度均≥99％，粒度均为100～200目。实施例1熔盐电脱氧法制备V-4Cr-4Ti合金的方法，包括以下步骤：步骤1，混料压片：(1)按质量百分比，V2O3粉：91.53％，Cr2O3粉：3.96％，TiO2粉：4.51％，混料后置于球磨罐中混合5h；(2)将混合物料，置于钢制模具中压制成混合氧化物压片；其中，成型压力为100MPa，保压8min；得到直径为10mm，高度为3mm的压片；步骤2，压片烧结：将压片在真空条件下烧结，烧结温度为1000℃，烧结时间1h，得到混合氧化物烧结体；步骤3，熔盐电解：(1)将混合氧化物烧结体用钼网包裹与钼杆连接组装成阴极，高纯石墨棒作为阳极，平行插入盛有熔融电解质的反应器中进行电解，电解过程中通入氩气保护；其中，电解质为CaCl2-NaCl混合物，按质量百分比为：CaCl2：67％，NaCl：33％；电解温度为800℃，电解电压为3.1V，电解时间为8h；(2)电解结束后取出电解产物，清除表面熔盐得到V-4Cr-4Ti合金。本实施例步骤2得到的V2O3-Cr2O3-TiO2混合氧化物烧结体的物相组成图见图1；本实施例制备的V-4Cr-4Ti合金粉末的物相组成图见图2；本实施例制备的V-4Cr-4Ti合金粉末的形貌见图3。本实施例电解的电流效率为48％；本实施例制备的V-4Cr-4Ti合金粉末的各元素质量含量为：V91.88％，Cr3.94％，Ti4.08％。实施例2熔盐电脱氧法制备V-4Cr-4Ti合金的方法，包括以下步骤：步骤1，混料压片：(1)按质量百分比，V2O3粉：92.4％，Cr2O3粉：3.75％，TiO2粉：3.2％，Ti粉：0.65％，混料后置于球磨罐中混合8h；(2)将混合物料，置于钢制模具中压制成混合氧化物压片；其中，成型压力为60MPa，保压10min；得到直径为10mm，本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种熔盐电脱氧法制备V‑4Cr‑4Ti合金的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，混料压片：(1)按质量百分比，钒氧化物：90～94％，钛氧化物：2～4％，铬氧化物：0～6％，金属粉：0～4％，混料后置于球磨罐中混合2～8h，其中，钒氧化物、钛氧化物、铬氧化物和金属粉的粒度均为100～200目；(2)将混合物料，置于钢制模具中压制成混合氧化物压片；其中，成型压力为60～120MPa，保压5～10min；步骤2，压片烧结：将压片在真空条件或惰性气氛下烧结，烧结温度为1000～1200℃，烧结时间1～3h，得到混合氧化物烧结体；步骤3，熔盐电解：(1)将混合氧化物烧结体作为阴极，高纯石墨棒作为阳极，平行插入盛有熔融电解质的反应器中进行电解，电解过程中通入惰性气体保护；其中，电解温度为600～900℃，电解电压为2.8～3.1V，电解时间为2～8h；(2)电解结束后取出电解产物，清除表面熔盐得到V‑4Cr‑4Ti合金。
【技术特征摘要】
1.一种熔盐电脱氧法制备V-4Cr-4Ti合金的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，混料压片：
(1)按质量百分比，钒氧化物：90～94％，钛氧化物：2～4％，铬氧化物：0～6％，金属粉：
0～4％，混料后置于球磨罐中混合2～8h，其中，钒氧化物、钛氧化物、铬氧化物和金属粉的
粒度均为100～200目；
(2)将混合物料，置于钢制模具中压制成混合氧化物压片；其中，成型压力为60～120MPa，
保压5～10min；
步骤2，压片烧结：
将压片在真空条件或惰性气氛下烧结，烧结温度为1000～1200℃，烧结时间1～3h，得到
混合氧化物烧结体；
步骤3，熔盐电解：
(1)将混合氧化物烧结体作为阴极，高纯石墨棒作为阳极，平行插入盛有熔融电解质的反
应器中进行电解，电解过程中通入惰性气体保护；其中，电解温度为600～900℃，电解电压
为2.8～3.1V，电解时间为2～8h；
(2)电解结束后取出电解产物，清除表面熔盐得到V-4Cr-4Ti合金。
2.根据权利要求1所述的熔盐电脱氧法制备V-4...
【专利技术属性】
技术研发人员：薛向欣，曹晓舟，杨合，姜涛，段培宁，
申请(专利权)人：东北大学，
类型：发明
国别省市：辽宁;21
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