The invention relates to a method for preparing titanium alloy based on aluminum thermal self propagating gradient reduction and slag washing refining, belonging to the technical field of titanium aluminum alloy. The method for the pretreatment of raw materials, according to the mass ratio of rutile or high titanium or titanium dioxide: aluminum powder: V2O5: CaO: KClO3 = 1: (0.60 ~ 0.24): (0.042 ~ 0.048): (0.12 ~ 0.26): (0.22 ~ 0.30) weighing raw materials, using a gradient feeding method for aluminum hot melt high temperature self propagating reaction, reduction melting gradient, feeding after heat melting, then refining slag added to the CaF2 CaO TiO2 V2O5 based high temperature melt, of slag washing, finally get titanium slag. The method has the advantages of short flow, low energy consumption, simple operation and easy control of the content of Al and V in the alloy.
【技术实现步骤摘要】
基于铝热自蔓延梯度还原与渣洗精炼制备钛合金的方法
本专利技术属于钛铝合金
，特别涉及一种基于铝热自蔓延梯度还原与渣洗精炼制备钛合金的方法。
技术介绍
钛合金由于具有比重小、比强度高、高温性能好、耐酸碱侵蚀、生物相容性好等优良性能被广泛应用于航空航天、船舶、国防军工、生物医疗等领域，未来的市场十分巨大。目前，世界钛合金加工材年产量已达4万余吨，钛合金牌号近30种，其中Ti-6Al-4V(TC4)是使用最广泛的铁合金之一，应用率占钛合金总产量的50％以上，占全部钛合金加工件的95％，是世界各国钛合金应用中的主导材料。Ti-6Al-4V合金是1954年由美国Illinois技术研究所研制的等轴马氏体型α+β两相钛合金，拥有较好的强度、韧性、塑性、成形性、可辉性、耐热性、耐烛性和生物相容性；最先应用于宇航工业，但随着科学技术的进步，该合金转向应用于军事、生物医学、汽车、海洋、安全与防护、体育及休闲用品等领域，并发展成为目前应用最广，产量最大的钛合金。同时，由于Ti-6Al-4V合金的广泛应用，其制备方法、组织性能分析以及应用的研究也最多，成为钛合金的典型代表。目前，...
【技术保护点】
一种基于铝热自蔓延梯度还原与渣洗精炼制备钛合金的方法，其特征在于，具体包括以下步骤：步骤1：物料预处理将铝热还原反应物料分别进行预处理，得到预处理后的铝热还原反应物料；所述的铝热还原反应物料为含钛物料、铝粉、V2O5粉末、CaO和KClO3；所述的含钛物料为金红石、高钛渣或二氧化钛中的一种或几种混合；按配比，称量预处理后的铝热还原反应物料，其中，按质量比，含钛物料∶铝粉∶V2O5粉末∶CaO∶KClO3＝1.0∶(0.60～0.24)∶(0.042～0.048)∶(0.12～0.26)∶(0.22～0.30)；所述的铝热还原反应物料中，各个物料的粒径分别为：金红石≤3mm，...
【技术特征摘要】
1.一种基于铝热自蔓延梯度还原与渣洗精炼制备钛合金的方法，其特征在于，具体包括以下步骤：步骤1：物料预处理将铝热还原反应物料分别进行预处理，得到预处理后的铝热还原反应物料；所述的铝热还原反应物料为含钛物料、铝粉、V2O5粉末、CaO和KClO3；所述的含钛物料为金红石、高钛渣或二氧化钛中的一种或几种混合；按配比，称量预处理后的铝热还原反应物料，其中，按质量比，含钛物料∶铝粉∶V2O5粉末∶CaO∶KClO3＝1.0∶(0.60～0.24)∶(0.042～0.048)∶(0.12～0.26)∶(0.22～0.30)；所述的铝热还原反应物料中，各个物料的粒径分别为：金红石≤3mm，高钛渣≤3mm，或二氧化钛粒度≤0.02mm；铝粉粒度≤2mm；V2O5粉末≤0.2mm；CaO粒度≤0.2mm；KClO3粒度≤2mm；步骤2：铝热自蔓延反应采用以下两种加料方式之一进行梯度铝热还原：加料方式一：将称量的除铝粉以外的铝热自蔓延反应原料混合均匀，得到混合物料，将混合物料分为若干份；按照每份混合物料加入反应炉的顺序，分别配铝，配铝量按照反应化学计量比的1.15～1.35倍逐渐降低至化学计量比的0.85～0.65倍；按照化学反应方程式得到加入铝粉的总质量为理论加入总质量mt，铝粉的实际加入总质量为ma，其中，ma＝mt×(95～100)％；其中，第一批加入反应炉的混合物料的质量占总混合物料质量的10～30％，并且第一批加入反应炉的混合物料，需加入镁粉作为引燃物，点燃混合物料引发自蔓延反应，得到足以引发后续反应的第一批高温熔体；按照配铝量的化学计量比依次降低的顺序，依次加其它份混合物料到反应炉中，直至所有物料完全反应，得到高温熔体；加料方式二：将除铝粉以外的铝热自蔓延反应原料混合均匀，得到混合物料，将混合物料以均匀流速加料到连续混料机中；同时，将铝粉以梯度递减的流速加入连续混料机，使连续加入的混合物料的配铝量由化学计量比的1.15～1.35倍逐渐降低至化学计量比的0.85～0.65倍，其中，配铝量梯度变化次数满足关系式：m＝(b-c)÷a(1)式中，m为配铝量梯度变化的次数，b为最高的配铝量，c为最低的配铝量，a为配铝量梯度变化系数，0<a≤0.04；按照化学反应方程式得到加入铝粉的总质量为理论加入总质量mt，铝粉的实际加入总质量为ma，其中，理论加入总质量mt和实际加入总质量为ma满足以下关系：ma＝mt×(95～100)％；铝热自蔓延反应原料在连续混料机混匀后连续加入到反应炉中进行铝热还原反应，直至所有物料完全反应后得到高温熔体；步骤3：电磁场作用下的熔分采用电磁感应对高温熔体加热，进行保温熔分，实现渣金分离，得到分层熔体，上层为氧化铝基熔渣，下层合金熔体；其中，熔分过程中，控制温度为1700～1800℃，保温时间5～25min；步骤4：渣洗精炼(1)将上层的氧化铝基熔渣总体积的85～95％移除，对剩余的体...
【专利技术属性】
技术研发人员：张廷安，豆志河，刘燕，程楚，张子木，牛丽萍，赵秋月，吕国志，傅大学，张伟光，
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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