一种铝钒铬碳中间合金及其制备方法技术

本发明专利技术属于冶金技术领域，具体公开了一种铝钒铬碳中间合金及其制备方法，采用的原料包括五氧化二钒、金属铝、金属铬、氟化钙和碳粉，其中金属铝的质量份为8

【技术实现步骤摘要】
一种铝钒铬碳中间合金及其制备方法


[0001]本专利技术属于冶金
，尤其涉及一种铝钒铬碳中间合金及其制备方法。

技术介绍

[0002]钒铝合金作为一种钛合金生产过程中添加的中间合金，是钛合金生产中最重要的添加剂，被应用于航空、军工用钛合金材料的生产过程中。碳元素在钒铝合金熔炼过程中，由于粉末的质量轻，会在熔池上漂浮；在配料时，搅拌不均匀导致合金成分出现偏差。钛合金铸锭熔炼时直接加入碳粉会导致铸锭成分不容易均匀，合金化程度不易控制，存在聚集偏析的风险较高，同时铬元素的加入会引起β元素的偏聚，导致铸锭冶金偏析。因此，在过去的一段时间内，碳和铬元素一直被认为是一种钛合金中的有害的杂质元素。当碳元素的含量超过0.2％之后，在合金中会形成碳化物，导致材料的力学性能下降；如果碳元素含量继续增加，在合金中会形成夹杂等冶金缺陷。这使得在一定时期内，在各种牌号的钛合金中都对碳和铬元素含量进行了严格的规定。
[0003]随着研究的进行，发现通过中间合金中引入碳，先期使其合金化，可以避免上述问题。一些学者研究也发现，在SP-700合金中加入少量的碳元素，不仅能够扩大两相区，还能对组织中的β相晶粒有一定的细化作用，添加碳元素后的钛合金，其强度、疲劳等力学性能有了显著的提高。因此，碳元素成为了钛合金制造过程中一种重要的元素，在国内外的很多钛合金牌号的生产中得到了应用，如发动机用钛合金Ti60，俄罗斯船用板材以及英国的IM834等牌号的钛合金，都主动添加了碳元素，提高材料的性能。
[0004]铬在铝中形成(CrFe)A17和(CrMn)A112等金属间化合物，阻碍再结晶的形核和长大过程，对合金有一定的强化作用，还能改善合金韧性和降低应力腐蚀开裂敏感性。
[0005]但是由于碳、铬在冶金的过程中很容易造成钛合金的缺陷，从而造成钛合金在性能上的不足，因此需要对碳、铬的含量进行严格的控制。因此现在急需一种能够有效减少钛合金材料的冶金缺陷的铝钒铬碳中间合金，从而来满足市场对于含碳和铬的钛合金的需求。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种铝钒铬碳中间合金及其制备方法，以解决现有技术中很难制备出性能高的含碳钛合金的问题，能够减少铬元素偏聚的风险和钛合金材料的冶金缺陷，满足市场对于含碳、铬的钛合金的需求。
[0007]为了达到上述目的，本专利技术的技术方案为：一种铝钒铬碳中间合金及其制备方法，采用的原料包括五氧化二钒、金属铝、金属铬、氟化钙和碳粉，其中金属铝的质量份为8-12，五氧化二钒的质量份为10-14，金属铬的质量份为2.8-7，氟化钙的质量份为1-3，碳粉的质量份为0.8-2。
[0008]进一步，中间合金中钒的含量为50％-60％重量百分比，铝的含量为32％-45％重量百分比，铬的含量为8％-11％重量百分比，碳的含量为1.8％-3.5％重量百分比。
[0009]进一步，中间合金中铁的含量≤0.6％重量百分比，硅的含量≤0.5％重量百分比，氮的含量≤0.1％重量百分比，氧的含量≤0.35％重量百分比。
[0010]进一步，所述金属铝的粒度≤3.5mm，所述五氧化二钒的粒度为0.05-10mm，碳粉的粒度≤1mm，氟化钙粒度≤50mm，金属铬的粒度≤2mm。
[0011]进一步，所述金属铝的纯度≥99.6％，所述五氧化二钒的纯度≥99.2％，氟化钙纯度≥98.5％，碳粉纯度≥98.5％，金属铬的纯度≥99.5％。
[0012]本专利技术还提供一种铝钒铬碳中间合金的制备方法，包括以下步骤：
[0013]步骤一：选料：选取五氧化二钒、金属铝、金属铬、氟化钙和碳粉；
[0014]步骤二：烘干：对上述原料进行烘干处理；
[0015]步骤三：配料和混料：按要求称取原料，并将原料混合均匀；
[0016]步骤四：冶炼：将上述混合均匀的原料加入坩埚内并摊平，在原料表面放置引燃物，然后将引燃物引燃；
[0017]步骤五：冷却和分离：坩埚冷却后，将合金和炉渣分离，得到初步的铝钒铬碳合金；
[0018]步骤六：精加工：对初步的铝钒铬碳合金进行精加工，得到最终的铝钒铬碳合金成品。
[0019]进一步，在步骤六中，精加工的具体步骤为：将初步的铝钒铬碳合金进行精整加工，去除冶炼过程中的缺陷；再进行喷砂，去除表面氧化膜；然后进行破碎、筛分，最后通过人工分选，将残留带有氧化膜的铝钒铬碳合金颗粒剔除。
[0020]进一步，在步骤二中，烘干温度为75-95℃，烘干时间不少于24小时。
[0021]进一步，在步骤三中，原料混合时间不少于3min。
[0022]进一步，在步骤五中，冷却时间不少于20小时，冷却后坩埚内温度小于50℃。
[0023]本技术方案的有益效果在于：
①
该制备方法能够提供成分均匀的铝钒铬碳中间合金，可以为钛合金生产提供所需要的中间合金。该制备方法成本低、流程短且环保，适用于工业化生产铝钒铬碳中间合金。
②
通过本技术方案中个原料的配比制备中间合金，能够控制碳和铬在中间合金中的含量，能够减少铬元素偏聚的风险和钛合金材料的冶金缺陷，避免碳和铬对中间合金的性能造成缺陷的情况。
具体实施方式
[0024]下面通过具体实施方式进一步详细说明：
[0025]下面将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0026]中间合金中钒的含量为50％-60％重量百分比，铝的含量为32％-45％重量百分比，铬的含量为8％-11％重量百分比，碳的含量为1.8％-3.5％重量百分比，铁的含量≤0.6％重量百分比，硅的含量≤0.5％重量百分比，氮的含量≤0.1％重量百分比，氧的含量≤0.35％重量百分比。
[0027]实施例一
[0028]一种铝钒铬碳中间合金，采用的原料包括五氧化二钒、金属铝、金属铬、氟化钙和
碳粉，其中金属铝的质量为50kg，五氧化二钒的质量为58kg，金属铬的质量为11.8kg，氟化钙的质量为7kg，碳粉的质量为3.36kg。金属铝的平均粒度为2.8mm，金属铬的平均粒度为2mm，五氧化二钒的平均粒度为0.06mm，碳粉的平均粒度为0.1mm，氟化钙的平均粒度为20mm。金属铝的纯度为99.6％，金属铬的纯度为99.5％，五氧化二钒的纯度为99.2％，氟化钙纯度为98.5％，碳粉的纯度为98.5％。
[0029]一种制备上述铝钒铬碳中间合金的方法，包括以下步骤：
[0030]步骤一：按上述粒度和纯度要求选取五氧化二钒、金属铝、金属铬、氟化钙和碳粉；
[0031]步骤二：烘干，对上述原料进行烘干处理，烘干温度为80℃，烘干时间为25小时；
[0032]步骤三：配料和混料：按上述原料的重量要求称取上述原料，并将原料充分混合均本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种铝钒铬碳中间合金，其特征在于：采用的原料包括五氧化二钒、金属铝、金属铬、氟化钙和碳粉，其中金属铝的质量份为8-12，五氧化二钒的质量份为10-14，金属铬的质量份为2.8-7，氟化钙的质量份为1-3，碳粉的质量份为0.8-2。2.根据权利要求1所述的一种铝钒铬碳中间合金，其特征在于：中间合金中钒的含量为50％-60％重量百分比，铝的含量为32％-45％重量百分比，铬的含量为8％-11％重量百分比，碳的含量为1.8％-3.5％重量百分比。3.根据权利要求1所述的一种铝钒铬碳中间合金，其特征在于：中间合金中铁的含量≤0.6％重量百分比，硅的含量≤0.5％重量百分比，氮的含量≤0.1％重量百分比，氧的含量≤0.35％重量百分比。4.根据权利要求1所述的一种铝钒铬碳中间合金，其特征在于：所述金属铝的粒度≤3.5mm，所述五氧化二钒的粒度为0.05-10mm，碳粉的粒度≤1mm，氟化钙粒度≤50mm，金属铬的粒度≤2mm。5.根据权利要求1所述的一种铝钒铬碳中间合金，其特征在于：所述金属铝的纯度≥99.6％，所述五氧化二钒的纯度≥99.2％，氟化钙纯度≥98.5％，碳粉纯度≥98.5％，金属铬的纯度≥99.5％。6.一种权利要求1-5任一项所述的铝钒铬碳中间合金...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘亮亮，田琳，王永锋，尹福钧，王永钢，张宣武，
申请(专利权)人：重庆长天航空材料研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：