一种非晶态钒铝合金的生产方法技术

本发明专利技术公开提供了一种非晶态钒铝合金的生产方法，涉及冶金技术领域。通过将钒铝合金锭夹渣料、合金锭底料、边料、铝豆装入刚玉坩埚，熔清；随后将合金溶液倒入加热式过滤槽中进行过滤处理；将过滤完的合金熔液转移至氮化硼坩埚，添加适量疏松料，提高熔炼功率使合金熔液升温后，开启导流管阀门，在高压氩气喷粉后得到非晶态钒铝合金粉体。本发明专利技术对铝热法合金锭废料进行综合处理，将其制备成非晶态钒铝合金粉体，实现合金废料中钒、铝资源的高效回收与低品位、高品质钒铝合金的制备；同时，非晶态下的钒铝合金粉体相对于常规结晶合金，熔点更低，能够减少钛合金熔炼过程中的能耗。能够减少钛合金熔炼过程中的能耗。能够减少钛合金熔炼过程中的能耗。

【技术实现步骤摘要】
一种非晶态钒铝合金的生产方法


[0001]本专利技术涉及冶金
，特别涉及一种非晶态钒铝合金的生产方法。

技术介绍

[0002]钒铝合金是一种广泛用于航空航天领域的高级合金材料，最低共熔点为1600℃(钒含量40wt％)是钛合金、高温合金用中间合金添加剂。钒铝合金外观呈银灰色金属光泽、硬度高、耐蚀，随着钒含量的增加，金属光泽增强，硬度增大，氧含量提高。
[0003]生产钒铝合金最常见的两种方法分别是铝热法、中频真空感应熔炼法。铝热法将铝粉、五氧化二钒、造渣剂(氧化钙、氟化钙)按比例混合，经铝热还原反应得到合金锭；真空感应熔炼法将铝热法钒铝合金产物，通过中频感应熔炉，在真空条件下进行熔炼，以达到脱除合金熔液内部O、N、C、H等气体元素，提高合金品质。将铝热法、真空感应熔炼法合金锭破碎、精整、磁选后得到钒铝合金成品，为保证合金产品的质量需要去除钒铝合金锭底料边料、疏松料、夹渣料；其中底料边料中氧化铝夹杂是合金锭芯部的2
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4倍，只是由于边、底部分物料在铝热反应发生后，坩埚内的合金熔液在坩埚壁相接触的部分，热量交换快，在合金熔液凝固过程优先凝固，这就导致合金锭底、边部分的铝热反应氧化产物氧化铝无法分离到合金外部，需要将合金锭底、边部分剔除保证产品质量；上部疏松料中，受到钒、铝密度差影响，在溶液状态下，钒向合金锭下部移动，导致上部分中钒含量过低，同样的合金锭在凝固收缩过程中得不到金属液的补充而形成缩孔，导致上部疏松料表面积过大，增加了合金在高温状态下与空气中氮气发生反应的几率，影响合金品质，所以需去除破碎合金锭表面疏松料；同样的，合金生产过程中存在大量失败产品，即合金与夹渣无法分离的夹渣料，夹渣量占总重的18
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34wt％，无法使用。因合金锭底、边料，疏松料与夹渣料品质问题，无法直接使用，造成了钒资源的浪费。
[0004]此外，非晶合金是由超急冷凝固，合金凝固时原子来不及有序排列结晶，得到的固态合金是长程无序结构，组成它物质的分子(或原子、离子)不呈空间有规则周期性，没有晶态合金的晶粒、晶界存在。钒铝合金作为中间合金，是钛合金的添加剂，制备非晶液态钒铝合金相比于常规钒铝合金，熔点降低50
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150℃，钛合金熔炼过程非晶态钒铝合金熔化速度更快，降低了钛合金熔炼难度；由于成品为合金粉体，相较于传统的钒铝合金块破碎研磨成小粒度产品，气体杂质、高密度夹杂更少，且合金粉体相对于合金块偏析现象大幅减低，有利于钛合金熔炼，可提高钛合金均匀性，是一种超高品质的钛合金添加剂。
[0005]但因现行行业内并无非晶态钒铝合金的相关报道，传统铝基、铁基非晶态合金与钒铝合金用途差别较大，故提供一种工艺简便、环保的非晶态钒铝合金粉末的生产方法是本领域技术人员亟待解决的技术难题。

技术实现思路

[0006]有鉴于此，本专利技术提供了一种非晶态钒铝合金的生产方法，解决了铝热法无法生产非晶态钒铝合金的技术问题。
[0007]为解决上述技术问题，本专利技术具体提供下述技术方案：
[0008]一种非晶态钒铝合金的生产方法，具体包括如下步骤：
[0009](1)钒铝合金锭夹渣料、底料、边料、铝豆按比例装入熔炼炉刚玉坩埚中，调节功率将合金熔清，得到合金溶液；
[0010](2)将所述合金熔液倒入加热式过滤槽中，分离夹渣，并将过滤后合金熔液转移至氮化硼坩埚；
[0011](3)向装有合金熔液的氮化硼坩埚中加入疏松料，熔清后提高熔炼功率增加溶液过热度，开启导流管阀门及高压氩气在物化塔中进行喷粉处理得到非晶态钒铝合金粉体。
[0012]其中，步骤(3)中，待混合料熔清后提高熔炼功率是为增加溶液过热度，而增加合金溶液过热度，是为防止雾化过程导流管堵塞，提升雾化速度，高温差有利于非晶化进程，能够满足非晶态合金的生产要求，极冷降温(1000K/s)。
[0013]需要说明的是，本专利技术以钒铝合金生产过程中产生的废料为原料，通过控制夹渣料、底料、边料、疏松料、铝豆的比例，在感应熔炉一级坩埚(熔炼炉刚玉坩埚)中熔清后，采用加热式过滤槽对夹渣液分级过滤，并将过滤后合金溶液转移至二级坩埚(氮化硼坩埚)，在装有合金溶液的二级坩埚中补以疏松料(用合金熔液稀释疏松料中氮的含量)，熔清后，提高合金溶液过热度后，进行雾化喷粉，得到超细非晶态钒铝合金粉体。
[0014]具体地，本专利技术以钒铝合金生产过程中合金废料为原料，熔清后在加热式过滤槽中过滤合金熔液。通过控制过滤槽中刚玉过滤板间距，以过滤大颗粒氧化铝夹杂；通过控制过滤槽加热温度，使刚玉过滤板吸附小颗粒氧化铝夹杂，去除合金熔液中夹渣；待转入氮化硼坩埚后，加入疏松料，对疏松料中氮化铝稀释，以达到使用要求；待提高合金过热度后，让合金熔液在小口径导流管下，高压吹散，快速降温低粒度合金粉体，最终得到非晶化合金粉体。
[0015]本专利技术在将废料回收利用的同时，成功的制备了高品质低钒含量的钒铝合金，实现了废料合金的综合利用。
[0016]需要说明的是，当合金中V含量为40
‑
50wt％时，无法成锭，合金自动破碎成小颗粒，而氧氮含量高，无法制备。
[0017]优选的，所述铝热合金锭夹渣料中夹渣量为18
‑
34wt％，所述合金锭底料、边料中夹渣量为1
‑
4wt％，所述疏松料中氮含量为0.5
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2wt％。
[0018]进一步地，所述铝热合金锭夹渣料、底料、边料、疏松料与铝豆的质量比为(20～40):(10～20):(10～20):(5～20):(0
‑
45)。
[0019]需要说明的是，坩埚选用刚玉材质，以保证坩埚可吸附合金溶液中氧化铝夹杂；坩埚选用氮化硼材质，以保证在提高合金熔液过热度后坩埚稳定，不与合金熔液发生反应。
[0020]优选的，步骤(1)中，在刚玉坩埚中，合金混合物的熔炼功率为140
‑
160kW，待合金熔清后，合金熔液在1670℃下稳定10
‑
20min，随后倒入加热式过滤槽中。
[0021]具体的，所述加热式过滤槽中过滤板为刚玉材质。
[0022]优选的，所述加热式过滤槽的母板间距a、b分别为1
‑
1.5cm、0.3
‑
0.8cm，上层母板厚度为0.5
‑
1cm，下层母板厚度为1
‑
1.5cm，上层母板中子板间距c、d、e为0.5
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1cm，子板长为0.8
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1.2cm，子板厚度为1cm。
[0023]需要说明的是，设置不同厚度及过滤板间距，保证过滤板在过滤大颗粒氧化铝夹
杂的同时，低粒度氧化铝颗粒吸附在过滤板上。
[0024]进一步地，所述加热式过滤槽的加热功率为120
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140kW，且在刚玉坩埚中合金混合物熔炼时，该加热式过滤槽开始加热，以保证过滤槽温度在1400
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1550℃本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种非晶态钒铝合金粉体的生产方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)钒铝合金锭夹渣料、底料、边料、铝豆按比例装入熔炼炉刚玉坩埚中，调节功率将合金熔清，得到合金溶液；(2)将所述合金熔液倒入加热式过滤槽中，分离夹渣，并将过滤后合金熔液转移至氮化硼坩埚；(3)向装有合金熔液的氮化硼坩埚中加入疏松料，熔清后提高熔炼功率，开启导流管阀门及高压氩气在物化塔中进行喷粉处理得到非晶态钒铝合金粉体。2.根据权利要求1所述的非晶态钒铝合金粉体的生产方法，其特征在于，所述铝热合金锭夹渣料、底料、边料、疏松料与铝豆的质量比为(20～40):(10～20):(10～20):(5～20):(0
‑
45)。3.根据权利要求1所述的非晶态钒铝合金粉体的生产方法，其特征在于，步骤(1)中，在刚玉坩埚中，合金混合物的熔炼功率为140
‑
160kW，待合金熔清后，合金熔液在1670℃下稳定10
‑
20min，随后倒入加热式过滤槽中。4.根据权利要求3所述的非晶态钒铝合金粉体的生产方法，其特征在于，所述加热式过滤槽的母板间距a、b分别为1
‑
1.5cm、0.3
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0.8cm，上层母板厚度为0.5
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1cm，下层母板厚度为1
‑
1.5cm，上层母板中子...

【专利技术属性】
技术研发人员：王志军，张吉，王巍，刘强，朱嘉琪，孙鑫，李晓冉，孟旭，何建成，关淑平，
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：