一种铝铌钽中间合金及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种铝铌钽中间合金及其制备方法，涉及中间合金材料技术领域。本发明专利技术按照铝铌钽中间合金的成分设计称量铝粉、铌粉和钽粉；将铝粉、铌粉和钽粉进行球磨混合，得到混合粉末；将所述混合粉末进行压坯处理，得到料坯；将所述料坯进行激光点燃，得到合金坯；将所述合金坯依次进行真空感应熔炼、精炼和浇注，得到铝铌钽中间合金。本发明专利技术以高纯铝粉、铌粉和钽粉为原料，通过球磨混料、料坯压制、激光点燃制备合金坯和真空感应熔炼促进致密化，成功制备铝铌钽中间合金。本发明专利技术利用球磨混粉+激光自蔓延+感应熔炼的三步强化与净化作用，使合金锭中元素偏析程度更低、杂质含量更少、Al烧损更少，更契合高端航空航天用钛合金制备领域需求。域需求。域需求。

【技术实现步骤摘要】
一种铝铌钽中间合金及其制备方法


[0001]本专利技术涉及中间合金材料
，特别涉及一种铝铌钽中间合金及其制备方法。

技术介绍

[0002]铝铌钽三元中间合金主要用于钛合金熔炼过程中，为钛合金提供高熔点铌、钽元素。以三元中间合金形式向钛合金中引入铌、钽具有以下优点：(1)铝铌钽中间合金熔点与海绵钛接近，避免了以单质或二元合金形式加入时存在的熔点不一致而导致的熔炼过程不易控制、低熔点元素烧损严重等问题；(2)中间合金密度相比铌、钽纯金属更低，在熔炼过程中可以起到降低重金属元素偏析的作用；(3)直接以三元合金的形式引入铌、钽元素减少了原料种类，降低配料繁琐性。
[0003]现有技术中，铝铌钽中间合金通常采用炉外法和两步法两种方法进行制备。如：专利CN 200310119081.9与专利CN 201310092008.0均采用炉外铝热还原法，以Nb2O5、Ta2O5/Ta粉、Al粉、CaF2及KClO3、炉渣等为反应原料制备铝铌钽中间合金。该方法设备简单、操作方便、投资少，但存在合金元素分布均匀性差，O、N等杂质气体及Al2O3夹渣多等缺点，合金质量不佳。专利CN 201910777642.5公开了一种“铝热法+真空熔炼”的两步法制备铝铌钽中间合金的方法，该方法虽然通过后期真空熔炼一定程度上解决了铝热法中存在的偏析及杂质含量高的问题，但真空感应熔炼仅对大块氧化铝夹渣的去除起作用，而一些铝热法中带入的小颗粒顽固性夹渣仍然去除不掉，因此，最终成品锭存在氧元素等杂质含量高的问题。此外，该专利方法中铝热法制备粗锭的过程中Al元素烧损问题比较严重，原料浪费也较大。
[0004]综上所述，开发元素偏析程度更低、杂质含量更少、Al烧损更少的铝铌钽中间合金是目前亟需解决的问题。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术目的在于提供一种铝铌钽中间合金及其制备方法，本专利技术制备的铝铌钽中间合金元素均匀性高，无偏析，并且杂质含量低、铝元素烧损量小。
[0006]为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：
[0007]本专利技术提供了一种铝铌钽中间合金的制备方法，包括以下步骤：
[0008]按照铝铌钽中间合金的成分设计称量铝粉、铌粉和钽粉；以质量分数计，所述铝铌钽中间合金的成分包括：Nb 20.0～35.0％，Ta 12.0～22.0％，余量为Al及不可避免的杂质；所述铝粉、铌粉和钽粉的纯度大于99.99％；
[0009]将所述铝粉、铌粉和钽粉进行球磨混合，得到混合粉末；
[0010]将所述混合粉末进行压坯处理，得到料坯；
[0011]将所述料坯进行激光点燃，得到合金坯；
[0012]将所述合金坯依次进行真空感应熔炼、精炼和浇注，得到铝铌钽中间合金。
[0013]优选地，所述铝粉、铌粉和钽粉的粒径小于等于85μm。
[0014]优选地，进行球磨混合前，还包括将所述铝粉、铌粉和钽粉分别进行干燥，所述干燥的温度为120～150℃，时间为10～12h。
[0015]优选地，所述球磨混合的球料比为8:1～11:1，转速为280～400r/min，球磨时间为5～8h；所述球磨混合在氩气气氛下进行。
[0016]优选地，所述压坯处理施加的压力为110～140kN，保压时间为8～15s。
[0017]优选地，所述激光点燃采用的激光功率为1400～1800W，光斑直径为16～20mm，辐照时间为10～18s；所述激光点燃在氩气气氛下进行。
[0018]优选地，所述真空感应熔炼包括依次进行的第一熔炼、第二熔炼和第三熔炼；所述第一熔炼的功率为30～40kW，熔炼时间为10～15min；所述第二熔炼的功率为70～80kW，熔炼时间为10min；所述第三熔炼的功率为100～120kW，熔炼时间以合金熔清为止；所述第一熔炼、第二熔炼和第三熔炼的过程中，保持真空度在0.2Pa以下。
[0019]优选地，所述精炼的功率为140～150kW，精炼时间为15～20min；所述精炼的过程中保持真空度在1.0Pa以下。
[0020]优选地，所述浇注为采用外加循环水冷却的金属铜锭模进行浇注。
[0021]本专利技术提供了以上技术方案所述制备方法制备得到的铝铌钽中间合金。
[0022]本专利技术提供了一种铝铌钽中间合金的制备方法，包括以下步骤：按照铝铌钽中间合金的成分设计称量铝粉、铌粉和钽粉；以质量分数计，所述铝铌钽中间合金的成分包括：Nb 20.0～35.0％，Ta 12.0～22.0％，余量为Al及不可避免杂质；所述铝粉、铌粉和钽粉的纯度大于99.99％；将所述铝粉、铌粉和钽粉进行球磨混合，得到混合粉末；将所述混合粉末进行压坯处理，得到料坯；将所述料坯进行激光点燃，得到合金坯；将所述合金坯依次进行真空感应熔炼、精炼和浇注，得到铝铌钽中间合金。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0023](1)本专利技术以高纯铝粉、高纯铌粉和高纯钽粉为原料，从源头上控制了杂质含量，之后利用无污染的激光引燃料坯制取合金坯，进一步保证了合金纯净度，加上真空感应炉精炼后，使最终成品合金中杂质含量更少，纯净度更佳；
[0024](2)本专利技术通过球磨混粉保证了原料的充分混合，之后利用激光自蔓延技术的快热快冷特点，使合金坯无偏析现象产生，感应熔炼阶段利用真空感应炉的电磁搅拌功能，进一步增强合金元素分布均匀性，通过球磨混粉+激光自蔓延+感应熔炼的三步强化与净化作用，使本专利技术合金中无偏析现象产生，合金中元素均匀性较高；
[0025](3)由于本专利技术中合金坯的制取是以激光作为能量来源，料坯在非常短的时间内就达到比较高的温度，烧结时间短，铝元素烧损大大减少。
[0026]本专利技术提供的制备方法解决了现有技术中铝铌钽中间合金存在较大元素偏析、杂质含量高、铝元素烧损量大的技术问题。
附图说明
[0027]图1为本专利技术实施例中铝铌钽中间合金取样示意图。
具体实施方式
[0028]本专利技术提供了一种铝铌钽中间合金的制备方法，包括以下步骤：
[0029]按照铝铌钽中间合金的成分设计称量铝粉、铌粉和钽粉；以质量分数计，所述铝铌钽中间合金的成分包括：Nb 20.0～35.0％，Ta 12.0～22.0％，余量为Al及不可避免的杂质；所述铝粉、铌粉和钽粉的纯度大于99.99％；
[0030]将所述铝粉、铌粉和钽粉进行球磨混合，得到混合粉末；
[0031]将所述混合粉末进行压坯处理，得到料坯；
[0032]将所述料坯进行激光点燃，得到合金坯；
[0033]将所述合金坯依次进行真空感应熔炼、精炼和浇注，得到铝铌钽中间合金。
[0034]本专利技术按照铝铌钽中间合金的成分设计称量铝粉、铌粉和钽粉。在本专利技术中，以质量分数计，所述铝铌钽中间合金的成分包括：Nb 20.0～35.0％，Ta 12.0～22.0％，余量为Al及不可避免的杂质，优选包括：Nb 25.0～31.0％，Ta 15.0～20.0％，余量为Al及本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种铝铌钽中间合金的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：按照铝铌钽中间合金的成分设计称量铝粉、铌粉和钽粉；以质量分数计，所述铝铌钽中间合金的成分包括：Nb20.0～35.0％，Ta12.0～22.0％，余量为Al及不可避免的杂质；所述铝粉、铌粉和钽粉的纯度大于99.99％；将所述铝粉、铌粉和钽粉进行球磨混合，得到混合粉末；将所述混合粉末进行压坯处理，得到料坯；将所述料坯进行激光点燃，得到合金坯；将所述合金坯依次进行真空感应熔炼、精炼和浇注，得到铝铌钽中间合金。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述铝粉、铌粉和钽粉的粒径小于等于85μm。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，进行球磨混合前，还包括将所述铝粉、铌粉和钽粉分别进行干燥，所述干燥的温度为120～150℃，时间为10～12h。4.根据权利要求1或3所述的制备方法，其特征在于，所述球磨混合的球料比为8:1～11:1，转速为280～400r/min，球磨时间为5～8h；所述球磨混合在氩气气氛下进行。5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：王志军，孟旭，唐建民，王巍，刘强，朱嘉琪，李晓冉，孙鑫，张吉，张秀明，
申请(专利权)人：承德天大钒业有限责任公司，
类型：发明
国别省市：