專利名稱：釩鉻鋁合金及其生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及釩鉻鋁合金及其生產(chǎn)方法，屬于冶金領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著航空、航天、航海、核反應(yīng)堆和鋼鐵工業(yè)的迅猛發(fā)展，各種高性能鈦合金、鋁合金 及釩合金的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，質(zhì)量要求也越來(lái)越高。釩、鉻、鋁是這類合金的重要的強(qiáng)化元 素，鉻和鋁可以增強(qiáng)釩合金的抗高溫氧化和抗蠕變能力；鋁在高鉻鑄鐵的生產(chǎn)中有明顯的脫 氧和除氣作用；釩可細(xì)化高鉻鑄鐵的晶粒及改善其碳化物的形態(tài)分布。釩、鉻、鋁是生產(chǎn)阻 燃鈦合金、航空用鈦合金、耐熱鋼和耐熱鑄鐵的主要添加劑。
目前，生產(chǎn)含鉻、鋁的釩合金的方法主要有磁懸浮法和真空自耗電弧重熔法，生產(chǎn)含釩 、鉻、鋁的鈦合金的方法主要有真空電弧熔煉和真空氣氛下的電子束冷床熔煉，生產(chǎn)含釩、 鉻的鋁合金的方法主要是采用鑄造或粉末冶金技術(shù)。上述方法都是采用純金屬或純金屬粉末 為原料，在真空氣氛下冶煉生產(chǎn)，原料成本較高，并且在真空氣氛下冶煉時(shí)還存在金屬的升 華損失。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的第一個(gè)技術(shù)問(wèn)題是提供一種生產(chǎn)成本較低的釩鉻鋁合金。 本發(fā)明釩鉻鋁合金，其V、 Cr、 Al的重量百分含量分別為23.91 44. 57%、 9. 00
25.71%、 37. 53 56. 00%，余量為不可避免的雜質(zhì)。
本發(fā)明所要解決的第二個(gè)技術(shù)問(wèn)題是提供一種生產(chǎn)成本較低的釩鉻鋁合金的生產(chǎn)方法，
該方法包括如下步驟
a、 將原料V20s、 Cr203、 CaO和Al按重量配比O. 7 1. 2 : 0. 2 0. 4: 0. 2 1. 7: l混合均勻
b、 用點(diǎn)火劑引發(fā)自還原反應(yīng)；
c、 自還原反應(yīng)結(jié)束后，加熱，保持熔融狀態(tài)3.8 10.0min;
d、 冷卻，得到釩鉻鋁合金和爐渣，分離，即得釩鉻鋁合金。
進(jìn)一步的，上述a步驟中的原料V20s、 Cr203、 CaO和Al優(yōu)選按重量配比O. 945 1. 071: 0. 315 0. 353: 0. 325 1. 574:1混合均勻。
為了節(jié)約成本，上述a步驟中所述的CaO可以用CaO含量為66. 45 90. 00wt^的生石灰或熟石灰(Ca0 H20)代替。
為了使生產(chǎn)的釩鉻鋁合金質(zhì)量更好，上述a步驟中所用的原料優(yōu)選純度較高的原料，如 :V205含量為98. 00 99. 99wtX的五氧化二釩粉末，(^203含量為99. 0 99. 9wt^的三氧化二 鉻粉末，Al含量為99.00 99.99wt^的鋁粉。進(jìn)一步的，如果原料粒度過(guò)大，則會(huì)影響還原 反應(yīng)速度，延長(zhǎng)反應(yīng)時(shí)間，還可能使反應(yīng)不充分，降低反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)條件；如果原料粒度過(guò) 小，則冶煉過(guò)程中原料粉末易飛揚(yáng)，還會(huì)增加破碎成本。因此，上述五氧化二釩粉末的粒度 優(yōu)選為0. 040 7. 000mm，上述三氧化二鉻粉末的粒度優(yōu)選為O. 040 0. 250mm，上述鋁粉的 粒度優(yōu)選為O. 063 0. 250mm，上述生石灰或熟石灰的粒度優(yōu)選為O. 09 10. 00mm 。
進(jìn)一步的，上述b步驟所述的點(diǎn)火劑優(yōu)選重量比為2. 5 3. 0: l的過(guò)氧化鋇和鋁粉的混合 物。用過(guò)氧化鋇和鋁粉作點(diǎn)火劑，過(guò)氧化鋇自身放氧，不依賴空氣中的氧，氧化發(fā)熱量高， 反應(yīng)速度快，所形成的少量反應(yīng)產(chǎn)物即氧化鋇和三氧化二鋁不會(huì)惡化渣相結(jié)構(gòu)，反而有利于 提高渣的堿度，促進(jìn)冶煉過(guò)程向反應(yīng)產(chǎn)物方向。點(diǎn)火劑的用量以引發(fā)原料的自還原反應(yīng)即可 ， 一般不少于20g。
自還原反應(yīng)結(jié)束后，還需通電加熱并保持熔融狀態(tài)3.8 10.0min，這是因?yàn)樽赃€原反應(yīng) 結(jié)束后，熔體很快冷卻，在熔體中還有部份未來(lái)得及沉淀到金屬相中的金屬態(tài)的釩、鉻和鋁 ，這部份金屬態(tài)的釩、鉻、鋁就會(huì)留在渣中，從而導(dǎo)致合金的收率降低。另外還有部份未還 原完的金屬氧化物保持在渣中，繼續(xù)通電加熱，保持熔融狀態(tài)一段時(shí)間，使已還原的金屬態(tài) 的釩、鉻和鋁沉淀入金屬相中，未還原完的部份金屬氧化物繼續(xù)還原完畢后沉入金屬相中。
上述釩鉻鋁合金可在常規(guī)電爐內(nèi)冶煉，如單相電弧爐、三相電弧爐等。
本發(fā)明釩鉻鋁合金，不需要采用純鉻和純釩為原料進(jìn)行生產(chǎn)，生產(chǎn)成本較低，具有廣闊 的應(yīng)用前景。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
做進(jìn)一步的描述，并不因此將本發(fā)明限制在所 述的實(shí)施例范圍之中。 實(shí)施例l
取鋁粉(Al=99. 80wt。/0立度為0. 075 0. 200mm) 641. 5克、五氧化二釩(V205= 98.00wt%，粒度為O. 075 2. 000mm) 612. 2克、三氧化二鉻(Cr203=99. 0 wt%，粒度為 0. 050 0. 180mm) 202. 0克、石灰(Ca0= 66.45wt%，粒度為l. 00 5. 15mm) 909. 9克，將它 們混合均勻后，投入單相電弧爐內(nèi)，用點(diǎn)火劑(按過(guò)氧化鋇和鋁粉的比例為3: l混合)20g 引發(fā)還原反應(yīng)，反應(yīng)完成后，通電保溫9.2分鐘，待爐子冷卻后出爐，所得釩鉻鋁合金中V、Cr、 Al的質(zhì)量百分含量分別為44. 56%、 14. 77%和40. 66%。 實(shí)施例2
取鋁粉(Al=99. 50wt%，粒度為O. 090mm 0. 180mm) 578. 0克、五氧化二釩(V205= 98.50 wt%，粒度為O. 063mm 3. 000mm) 612. 2克、三氧化二鉻(Cr203=99. 3 wt %，粒度 為O. 063mm 0. 200mm) 202克、石灰(CaO=66. 50 wt%，粒度為O. 10mm 2. 00mm) 277. O克， 將它們混合均勻后，投入單相電弧爐內(nèi)，用點(diǎn)火劑(按過(guò)氧化鋇和鋁粉的比例為2.5: l混合 )30g引發(fā)還原反應(yīng)，反應(yīng)完成后，通電保溫3.8分鐘，待爐子冷卻后出爐，所得釩鉻鋁合金 中V、 Cr、 Al的質(zhì)量百分含量分別為26. 71%、 23. 70%和49. 58% 。
實(shí)施例3
取鋁粉(Al=99.70 wt%，粒度為O. 100mm 0. 200mm) 610. 0克、五氧化二釩( V205=98.80 wt%，粒度為O. 050mm 5. 000mm) 612. 2克、三氧化二鉻(Cr203=99. 6 wt%，粒 度為O. 090mm 0. 250mm) 202. 0克、石灰(CaO= 66.86 wt%，粒度為O. 50mm 6. 00mm) 593. 4克，將它們混合均勻后，投入單相電弧爐內(nèi)，用點(diǎn)火劑(按過(guò)氧化鋇和鋁粉的比例為 3: l混合)25g引發(fā)還原反應(yīng)，反應(yīng)完成后，通電保溫10.0分鐘，待爐子冷卻后出爐，所得 釩鉻鋁合金中V、 Cr、 A1的質(zhì)量百分含量分別為41.82X、 18. 48%和39.69%。
權(quán)利要求
權(quán)利要求1釩鉻鋁合金，其特征在于V、Cr、Al的重量百分含量分別為23.91～44.57％、9.00～25.71％、37.53～56.00％，余量為不可避免的雜質(zhì)。
2 釩鉻鋁合金的生產(chǎn)方法，其特征在于包括如下步驟a、 將原料V205、 Cl"2°3、 CaO和Al按重量配比O. 7 1. 2: 0. 2 0. 4: 0. 2 1.7:1混合 均勻；b、 用點(diǎn)火劑引發(fā)自還原反應(yīng)；c、 自還原反應(yīng)結(jié)束后，加熱，保持熔融狀態(tài)3.8 10.0min;d、 冷卻，得到釩鉻鋁合金和爐渣，分離，即得釩鉻鋁合金。
3 根據(jù)權(quán)利要求2所述的釩鉻鋁合金的生產(chǎn)方法，其特征在于a步 驟中的原料V205、 Cr2°3、 CaO和Al按重量配比O. 945 1. 071: 0.315 0.353: 0. 325 1. 574:1混合均勻。
4 根據(jù)權(quán)利要求2所述的釩鉻鋁合金的生產(chǎn)方法，其特征在于a步 驟所述的化"為98. 00 99. 99wt^的五氧化二釩粉末，所述的&2°3為99. 0 99. 9wt^的三 氧化二鉻粉末，所述的A1為99. 00 99. 99wt^的鋁粉，所述的CaO為66. 45 90. 00wt^的生 石灰或熟石灰。
5 根據(jù)權(quán)利要求4所述的釩鉻鋁合金的生產(chǎn)方法，其特征在于所述 五氧化二釩粉末的粒度為0. 040 7. OOOmm，所述三氧化二鉻粉末的粒度為O. 040 0. 250mm ，所述鋁粉的粒度為O. 063 0. 250mm，所述生石灰或熟石灰的粒度為O. 09 10. OOmm 。
6 根據(jù)權(quán)利要求2所述的釩鉻鋁合金的生產(chǎn)方法，其特征在于所述 的點(diǎn)火劑為重量比為2. 5 3. 0:1的過(guò)氧化鋇和鋁粉的混合物。
全文摘要
本發(fā)明涉及釩鉻鋁合金及其生產(chǎn)方法，屬于冶金領(lǐng)域。本發(fā)明所解決的技術(shù)問(wèn)題是提供了一種生產(chǎn)成本較低的釩鉻鋁合金及其生產(chǎn)方法。本發(fā)明釩鉻鋁合金，其V、Cr、Al的重量百分含量分別為23.91～44.57％、9.00～25.71％、37.53～56.00％，余量為不可避免的雜質(zhì)。本發(fā)明釩鉻鋁合金，不需要采用純鉻和純釩為原料進(jìn)行生產(chǎn)，生產(chǎn)成本較低，具有廣闊的應(yīng)用前景。
文檔編號(hào)C22C1/04GK101519743SQ20091030163
公開日2009年9月2日 申請(qǐng)日期2009年4月17日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月17日
發(fā)明者馮向琴, 方民憲, 楊紹利, 胡宇琛, 陳冬麗, 陳厚生, 平 黃 申請(qǐng)人:攀枝花學(xué)院