一种铝钛合金及其制备方法技术

本发明专利技术属于铝热还原法制备铝钛合金的技术领域，具体涉及一种铝钛合金及其制备方法

【技术实现步骤摘要】
一种铝钛合金及其制备方法


[0001]本专利技术属于铝热还原法制备铝钛合金的
，特别涉及一种铝钛合金及其制备方法
。

技术介绍

[0002]铝钛合金作为一种轻质高温合金，因其具有高温强度好
、
耐热性高
、
密度低
、
高温抗氧化性和抗蠕变性好等特性，在航空
、
航海和民用机械等领域广受亲睐
。
铝钛合金常用金属钛和金属铝在真空炉中重熔制备，成本高，限制了其广泛应用
。
[0003]铝钛基金属间化合物可作为优质铝钛合金制备的中间原料，也可作为一种优质的炼钢添加剂，来提升钢材各种使用性能，降低生产成本
。
且
TiAl3相的存在可以有效增强铝基复合材料的强度与刚度，在高温下具有良好的热稳定性
。
同时，还能够起到晶粒细化作用，促使的铝钛中间合金，在晶粒细化邻域得到广泛关注
。
[0004]传统铝钛合金制备方法主要有重熔法和铝热法
。
其中重熔法需要纯钛和纯铝作为原料，在真空炉中熔炼，因此产量小成本高
。
铝热法采用铝粉与金属氧化物的粉末混合物点火引发反应，反应自发持续进行，最终获得金属合金
。
铝热法工艺流程短，效率高，成本低
。
铝热法生产铝钛合金时，由于铝粉和二氧化钛的反应热量不足，必须补充额外的铝粉和强氧化剂
(
比如：氯酸钾
、
硝酸钾或者过氧化钡/>)
增强铝热反应的热量
。
额外补充的铝粉和强氧化剂导致生产成本过高，同时引发安全问题
(
爆炸风险高
)。
另外，铝热法在反应末期，由于无法补充热量，形成的熔渣粘度大，流动性低，渣
‑
金分离不彻底，所得合金中有
Al2O3夹杂，炉渣中有部分铝钛合金残留，导致所得合金品质不良，
Ti
的收得率过低
。

技术实现思路

[0005]本专利技术要解决的技术问题是降低传统铝热法中铝的消耗量和反应危险性，提出了一种利用电热辅助液相铝热还原制备铝钛合金的方法
。
[0006]为了达到上述专利技术目的，本专利技术提供了一种铝钛合金的制备方法，包括混料
、
预熔
、
兑掺反应和分离工序
。
[0007]具体包括以下步骤：
[0008](1)
混料：将二氧化钛
、
氧化钙
、
氟化钙和六氟铝酸钠按重量比均匀混合，并置于
100
～
150℃
干燥箱中烘干；
[0009](2)
预熔：将步骤
(1)
得到的混合料置于电弧炉中加热升温融化成熔渣，并将一定量的铝锭放入中频炉中加热熔化成铝液；
[0010](3)
兑掺反应：将步骤
(2)
中的铝液倒入含有熔渣的电弧炉中，铝液和熔渣发生混合反应，反应时倾动炉体
±
15
°
，并保持炉体倾动3～
8min
；
[0011](4)
分离：将步骤
(3)
反应后的熔体在氩气保护下浇注至钢锭模中，常温常压下自然冷却后进行渣金分离，最终得到铝钛合金
。
[0012]进一步的，二氧化钛
、
铝锭
、
氧化钙
、
氟化钙和六氟铝酸钠的质量比为
(7.40
～
36.79)
：
(38.63
～
87.66)
：
(2.85
～
14.15)
：
(0.99
～
4.91)
：
(1.11
～
5.52)。
[0013]进一步的，二氧化钛为钛白粉
、
高钛渣或金红石中的任一种；氧化钙为冶金石灰；氟化钙为工业级萤石；六氟铝酸钠为工业级冰晶石；二氧化钛
、
氧化钙
、
氟化钙和六氟铝酸钠的粒度均不大于
10mm。
[0014]进一步的，步骤
(2)
中控制混合料融化成熔渣的加热温度为
1500
～
1600℃
；铝锭的熔化温度控制在
800
～
1200℃。
[0015]本专利技术还提供了采用上述方法制备的铝钛合金，按元素的重量百分比计，其成分组成为：钛5～
50
％
、
铝
95
～
50
％，其它为不可避免的杂质元素
。
[0016]本专利技术的有益效果是：
[0017]1，二氧化钛直接还原成金属钛，相比于采用海绵钛的重熔法显著降低成本
。
[0018]2，采用电热辅助预熔含钛渣和铝锭，取消了铝粉和强氧化剂的配入，相比于传统铝热法明显降低了成本和反应危险性
。
[0019]3，本专利技术在电弧炉内反应，保温性好，并可补充热量，更有利于反应后期的渣金分离，提高钛收得率
。
附图说明
：
[0020]图1为本专利技术制备铝钛合金的工艺流程图；
[0021]图2为实施例1采用钛白粉为钛源，制备所得铝钛合金的
XRD
图；
[0022]图3为实施例8采用高钛渣为钛源，制备所得铝钛合金的
XRD
图；
[0023]图4为实施例
11
采用金红石为钛源，制备所得铝钛合金的
XRD
图
。
具体实施方式
[0024]为使本领域技术人员更好地理解本专利技术的技术方案，下面结合实施例对本专利技术做进一步详细描述，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，这些实施例仅用于解释本专利技术而不用于限制本专利技术的范围
。
[0025]除非另外有指明，所有的百分比，分数以及比率都是按本专利技术组合物的总质量进行计算的
。
本文术语“质量百分比含量”可用符号“％”进行表示
。
[0026]下面结合本专利技术优选实施例
,
对本专利技术做进一步的详细说明：
[0027]实施例1[0028]原料成分如下：钛白粉
(
含
TiO
2 99
％
)、
铝锭纯度
99.5
％
、
氧化钙纯度
91.6
％
、
氟化钙纯度
96
％
、
六氟铝酸钠纯度
99
％
。
钛白粉
、
氧化钙
、
氟化钙和六氟铝酸钠的粒度均本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种铝钛合金的制备方法，其特征在于，包括混料
、
预熔
、
兑掺反应和分离工序；具体包括以下步骤：
(1)
混料：将二氧化钛
、
氧化钙
、
氟化钙和六氟铝酸钠按重量比均匀混合，并置于
100
～
150℃
干燥箱中烘干；
(2)
预熔：将步骤
(1)
得到的混合料置于电弧炉中加热升温融化成熔渣，并将一定量的铝锭放入中频炉中加热熔化成铝液；
(3)
兑掺反应：将步骤
(2)
中的铝液倒入含有熔渣的电弧炉中，铝液和熔渣发生混合反应，反应时倾动炉体
±
15
°
，并保持炉体倾动3～
8min
；
(4)
分离：将步骤
(3)
反应后的熔体在氩气保护下浇注至钢锭模中，常温常压下自然冷却后进行渣金分离，最终得到铝钛合金
。2.
根据权利要求1所述的铝钛合金的制备方法，其特征在于，二氧化钛
、
铝锭
、
氧化钙
、
氟化钙和六氟铝酸钠的质量比为
(7.40
～
3...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱翔鹰，白伟兵，陈军修，涂浩，王建华，苏旭平，
申请(专利权)人：常州大学，
类型：发明
国别省市：