AlV55合金及其制备方法与流程

alv55合金及其制备方法
技术领域
1.本技术涉及alv55合金技术领域，特别是涉及一种alv55合金及其制备方法。


背景技术：

2.alv55合金作为钛合金的一种常用添加剂，可显著改善钛合金的强度、韧性、成形性、耐腐蚀及耐高温等性能，其中，钛合金已被广泛地应用在汽车、船舶、医疗器材及航空航天等领域。而随着我国经济的迅速发展和人民消费水平的不断提升，钛合金的用量也在逐年增加，呈现了较大幅度的增长势头，钛合金的批量化生产也是迫在眉睫。
3.具体地，与国外采用alv65合金作为钛合金的主要添加剂不同，国内主要采用alv55合金作为钛合金的主要添加剂，市场需求量最大。a1v55合金行业标准(ys/t-579-2014)中alv55牌号要求v含量为50.0-60.0％，产品粒度要求为0.25mm-6.3mm，而在行业内，更倾向于要求为v含量大于58％，粒度要求为1-6mm，可见，行业对于a1v55合金生产提出更高的要求。在alv55合金生产过程抛光处理和破碎环节会产生大量的a1v55合金碎料，由于粒度不符合钛合金生产需求，无法直接包装出售，造成产品成品率偏低，需要回炉重熔，增加生产成本，影响经济效益。
4.为了解决上述问题，专利号为cn2018101354815的中国发明提供了一种提高alv55合金成品率的方法，包括：a、将v2o5、al和alv55碎合金混合均匀后倒入反应器，引发反应，旋转反应器，惰性气体下进行反应；b、反应结束后，进行水冷，水冷后停止旋转，55～65h后打开反应器，去渣后得到alv55合金。其中，引发物料反应，旋转反应器的过程较为复杂，对于旋转器的转速和旋转时间需要精准控制，从而导致工艺较为复杂，同时，上述方法依赖反应器来实现alv55合金的制备，生产成本较高，较难形成规模化生产。
5.专利号为cn2020105226071的中国发明提供了一种提高alv55合金成品率的方法，包括：步骤1：将五氧化二钒和铝粒原料按照一定配比混合均匀；步骤2：将混合好的物料倒入到反应器中，引燃镁带触发反应，进行铝热还原冶炼；步骤3：反应完毕后，立即向反应器内通入惰性气体；步骤4：冷却后，经喷砂破碎处理得到alv55合金成品。行业内对于v含量只要大于58％即可，在该方法中，得到产品的v含量控制在59％～59.5％中，从而导致五氧化二钒的单耗过高，得不偿失，生产成本较高，也较难形成规模化生产。
6.同时，虽然上述方法使得alv55合金的成品率均在70％左右，但工艺复杂或者原料单耗过高，从而导致alv55合金的制备效率较低。


技术实现要素：

7.基于此，有必要针对相关技术中的制备方法使得alv55合金的成品率均在70％左右，但工艺复杂或者原料单耗过度，从而导致alv55合金的制备效率较低的问题。
8.提供一种alv55合金的制备方法，包括以下步骤：
9.s10.取五氧化二钒、铝粉、造渣剂、alv55合金碎料混合均匀，得到混合物料，将所述混合物料放置于反应炉体中；
10.s20.所述反应炉体中加入点火剂，用酒精引燃所述点火剂使所述混合物料发生铝热还原反应，待反应结束后静置冷却，去渣得到合金锭；
11.s30.将所述合金锭破碎得到多个第一产品，并加入抛丸机进行抛光打磨处理，得到多个第二产品；
12.s40.将所述多个第二产品进行两级破碎筛分得到多个第三产品。
13.优选地，上述一种alv55合金制备方法中，在所述s10步骤中，所述五氧化二钒的化学成分：99.5％≥v2o5≥99.0％、fe≤0.06％、si≤0.1％，所述五氧化二钒的粒度为80～200目；所述铝粉的化学成分：al≥99.8％，fe≤0.10％、si≤0.06％，所述铝粉的粒度要求为10-80目。
14.优选地，上述一种alv55合金制备方法中，在所述s10步骤中，所述五氧化二钒、所述铝粉和所述alv55合金碎料的质量比为1∶0.85～0.95∶0.10～0.18。
15.优选地，上述一种alv55合金制备方法中，在所述s10步骤中，所述alv55合金碎料的粒度小于3mm。
16.优选地，上述一种alv55合金制备方法中，在所述s30步骤中，所述抛丸机的装料量不超过450kg，所述第一产品重量不超过10kg。
17.优选地，上述一种alv55合金制备方法中，在所述s30步骤中，所述抛丸机通过铝丸对所述多个第一产品抛光，所述铝丸的尺寸控制在1～3mm，所述抛丸机的抛光时间控制在20～30min。
18.优选地，上述一种alv55合金制备方法中，在所述s20步骤中，所述铝热还原反应的单位反应热量控制在3000-3200kj/kg。
19.优选地，上述一种a1v55合金制备方法中，在所述s40步骤中，所述两级破碎筛分包括第一级破碎筛分和第二级破碎筛分，所述第一级破碎筛分的粒度控制在10～30mm，所述第二级破碎筛分的粒度控制在1～6mm。
20.本技术采用的技术方案能够达到以下有益效果：
21.本技术实施例公开的一种a1v55合金的制备方法中，通过将五氧化二钒、铝粉、造渣剂、a1v55合金碎料混合均匀，以使各物料充分接触、使得铝热还原反应能够充分反应，其中，造渣剂降低熔体与渣体的结合力，使得合金锭的产品率提高，待静置冷却后合金锭能够与渣有效分离，避免出现金属元素与渣粘黏而导致浪费，同时，配加alv55合金碎料能够进一步降低生产成本，通过对多个第一产品抛光打磨处理，能够改善alv55合金的金属表面光洁度、且得到强化，以使减少碎料的产生，再经过两级破碎筛分来得到多个第三产品(alv55合金)，使得alv55合金的破碎成品率达到85％以上，从而提高alv55合金的综合成品率。
具体实施方式
22.为了便于理解本技术，下面将参照相关实施例对本技术进行更全面的描述。实施例中给出了本技术的较佳实施方式。但是，本技术可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本技术的公开内容理解的更加透彻全面。
23.需要说明的是，当元件被称为“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接
到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”、“顶部”、“底部”、“底端”、“顶端”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
24.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本技术的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本技术。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
25.本技术实施例公开一种alv55合金的制备方法，包括以下步骤：
26.s10.取五氧化二钒、铝粉、造渣剂、alv55合金碎料混合均匀，得到混合物料，将混合物料放置于反应炉体中；
27.在本步骤中，将五氧化二钒、铝粉、造渣剂、alv55合金碎料混合均匀，从而保证各个物料能够充分接触，有利于后序步骤能够充分反应，造渣剂能够降低熔体与渣体的结合力，使合金金属与渣有效分离，提高合金金属的利用率，其中，alv55合金碎料为制备alv55合金产生的碎料，从而通过回收利用来降低生产成本。
28.s20.反应炉体中加入点火剂，用酒精引燃发生铝热还原反应，待反应结束后静置冷却，去渣得到合金锭；
29.s30.将合金锭破碎得到多个第一产品，并加入抛丸机进行抛光打磨处理，得到多个第二产品；
30.在本步骤中，通过抛丸机对多个第一产品(即合金锭的碎块)进行抛光打磨处理，使得第一产品能够改善金属表面光洁度、且得到强化，从而能够保证alv55合金的表面质量，同时，也能够减少抛光碎料的产生。
31.s40.将多个第二产品进行两级破碎筛分得到多个第三产品。
32.在本步骤中，通过两级破碎使得多个第二产品能够得到充分的破碎，再通过筛分来得到满足a1v55合金的标准粒度的多个第三产品，来满足alv55合金的标准粒度，从而提高alv55合金的成品率。
33.在上述方法中，通过将五氧化二钒、铝粉、造渣剂、alv55合金碎料混合均匀，以使各物料充分接触、使得铝热还原反应能够充分反应，其中，造渣剂降低熔体与渣体的结合力，使得合金锭的产品率提高，待静置冷却后合金锭能够与渣有效分离，避免出现金属元素与渣粘黏而导致浪费，同时，配加alv55合金碎料能够进一步降低生产成本，通过对多个第一产品抛光打磨处理，能够改善alv55合金的金属表面光洁度、且得到强化，以使减少碎料的产生，再经过两级破碎筛分来得到多个第三产品(alv55合金)，使得a1v55合金的破碎成品率达到85％以上，从而降低碎料率，提高alv55合金的综合成品率。
34.优选地，在s10步骤中，五氧化二钒的化学成分：99.5％≥v2o5≥99.0％、fe≤0.06％、si≤0.1％，五氧化二钒的粒度为80～200目；铝粉的化学成分：al≥99.8％，fe≤0.10％、si≤0.06％，铝粉的粒度要求为10-80目。
35.在本步骤中，由于金属粒度越小，对于其铝热还原反应的平衡常数就越大，铝热还原反应就越彻底，采用较高v含量的五氧化二钒，能够保证反应生成的合金锭中的v含量控制在58.0-59.0％。
36.优选地，在s10步骤中，五氧化二钒、铝粉和a1v55合金碎料的质量比为1∶0.85～
0.95∶0.10～0.18。
37.在本步骤中，铝粉相较于铝粒，铝粉的粒度较小，从而有利于提高五氧化二钒、铝粉和alv55合金碎料混合的均匀性，也避免采用过量的铝粒而造成资源的浪费。
38.优选地，在s10步骤中，a1v55合金碎料的粒度可以小于3mm。
39.在本步骤中，a1v55合金碎料的粒度小于3mm能够使得a1v55合金碎料在铝热还原反应中充分熔融。
40.优选地，在s30步骤中，抛丸机的装料量不超过450kg，第一产品重量不超过10kg。
41.优选地，在s30步骤中，抛丸机通过铝丸对多个第一产品抛光，铝丸的尺寸控制在1～3mm，抛丸机的抛光时间控制在20～30min。
42.优选地，在s20步骤中，铝热还原反应的单位反应热量控制在3000-3200kj/kg。
43.在本步骤中，将铝热还原反应的单位反应热量控制在3000-3200kj/kg，从而使得反应生成的合金锭的硬度较高，在后续的破碎过程中，能够减少碎料量，其中，碎料量指合金锭在破碎过程中产生的碎末残渣。
44.优选地，在s40步骤中，两级破碎筛分包括第一级破碎筛分和第二级破碎筛分，第一级破碎筛分的粒度控制在10～30mm，第二级破碎筛分的粒度控制在1～6mm。
45.在本步骤中，依次经过第一级破碎筛分和第二级破碎筛分的多个第二产品，相较于一次性的对多个第二产品粉碎筛分至满足a1v55合金粒度的行业要求，能够减小对多个第二产品的粉碎粒度，从而能够减少碎料量的产生，从而提升a1v55合金的破碎成品率。
46.以下通过具体实验例，进一步说明本技术的技术方案及技术效果，需要说明的是，以下实验例仅仅为进一步解释本技术，并不限制本技术的技术方案。
47.实验例一：称取100kg五氧化二钒(v2o5：99.38％、粒度：80-200目)、90kg铝粉(粒度10-80目)、10kgalv55合金碎料(粒度小于3mm)，单位反应热量控制在3100kj/kg，加入混料机混合均匀后，倒入反应炉体中，混合物料表面撒少许镁粉，用酒精引燃发生铝热还原反应，静置冷却后去渣得到合金锭100kg，合金锭中v含量58.42％。合金锭粗破碎至单块第一产品重量不超过10kg，将100kg第一产品装入抛丸机中，采用铝丸(粒度为1-3mm)抛光，抛光时间为20min。抛光好的多个第二产品经过两级破碎，一级破碎时粒度控制在10-30mm，二级破碎时粒度控制在1-6mm。破碎结束后得到第三产品86kg，合金碎料14kg，破碎成品率为86％。
48.实验例二：称取100kg五氧化二钒(v2o5：99.38％、粒度：80-200目)、80kg铝粉(粒度10-80目)、10kgalv55合金碎料(粒度小于3mm)，单位反应热量控制在3100kj/kg，加入混料机混合均匀后，倒入反应炉体中，混合物料表面撒少许镁粉，用酒精引燃发生铝热还原反应，静置冷却后去渣得到合金锭94kg，合金锭中v含量57.85％。合金锭粗破碎至单块第一产品重量不超过10kg，将94kg第一产品装入抛丸机中，采用铝丸(粒度为1-3mm)抛光，抛光时间为25min。抛光好的多个第二产品经过两级破碎，一级破碎时粒度控制在10-30mm，二级破碎时粒度控制在1-6mm。破碎结束后得到第三产品76.5kg，合金碎料17.5kg，破碎成品率为81.3％。
49.实验例三：称取100kg五氧化二钒(v2o5：99.38％、粒度：80-200目)、120kg铝粉(粒度10-80目)、10kgalv55合金碎料(粒度小于3mm)，单位反应热量控制在3100kj/kg，加入混料机混合均匀后，倒入反应炉体中，混合物料表面撒少许镁粉，用酒精引燃发生铝热还原反
应，静置冷却后去渣得到合金锭100kg，合金锭中v含量58.35％。合金锭粗破碎至单块第一产品重量不超过10kg，将100kg第一产品装入抛丸机中，采用铝丸(粒度为1-3mm)抛光，抛光时间为20min。抛光好的多个第二产品经过两级破碎，一级破碎时粒度控制在10-30mm，二级破碎时粒度控制在1-6mm。破碎结束后得到第三产品85.3kg，合金碎料14.7kg，破碎成品率为85.3％。
50.实验例四：称取100kg五氧化二钒(v2o5：99.38％、粒度：80-200目)、90kg铝粉(粒度10-80目)、10kgalv55合金碎料(粒度小于3mm)，单位反应热量控制在2900kj/kg，加入混料机混合均匀后，倒入反应炉体中，混合物料表面撒少许镁粉，用酒精引燃发生铝热还原反应，静置冷却后去渣得到合金锭97kg，合金锭中v含量58.25％。合金锭粗破碎至单块第一产品重量不超过10kg，将97kg第一产品装入抛丸机中，采用铝丸(粒度为1-3mm)抛光，抛光时间为20min。抛光好的多个第二产品经过两级破碎，一级破碎时粒度控制在10-30mm，二级破碎时粒度控制在1-6mm。破碎结束后得到第三产品80kg，合金碎料17kg，破碎成品率为82.5％。
51.实验例五：称取100kg五氧化二钒(v2o5：99.38％、粒度：80-200目)、90kg铝粉(粒度10-80目)、10kgalv55合金碎料(粒度小于3mm)，单位反应热量控制在3100kj/kg，加入混料机混合均匀后，倒入反应炉体中，混合物料表面撒少许镁粉，用酒精引燃发生铝热还原反应，静置冷却后去渣得到合金锭100kg，合金锭中v含量58.42％。合金锭粗破碎至单块第一产品重量不超过10kg，将100kg第一产品装入抛丸机中，采用铝丸(粒度为1-3mm)抛光，抛光时间为20min。抛光好的多个第二产品经过破碎，破碎时粒度控制在1-6mm。破碎结束后得到第三产品81.8kg，合金碎料18.2kg，成品率为81.8％。通过上述各实验例可知，通过分析实验例一和实验例二，由于铝粉质量不同，实验例二中的铝粉质量低于上述步骤中的配比，实施例二的成品率比实施例一的成品率低；通过分析实验例一和实验例三，由于铝粉质量不同，实验例三中的铝粉质量高于上述步骤中的配比，实施例三的成品率与实施例一的成品率相差不大；通过分析实验例一和实验例四中，由于单位反应热量不同，实验例四中的单位反应热量低于上述步骤中的单位反应热量，实施例四的成品率比实施例一的成品率低；通过分析实验例一和实验例五的检测数据中，由于破碎次数不同，实施例五的成品率比实施例一的成品率低。综合分析以上实施例，实施例一的碎料率最低，且各成分指标最为接近设计要求，破碎后单块第一产品重量不超过10kg的成品率达到86％，远远优于其他实施例。
52.其中，破碎成品率＝第三产品重量/第一产品重量*100％。
53.以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
54.以上所述实施例仅表达了本技术的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本技术的保护范围。因此，本技术专利的保护范围应以所附权利要求为准。

技术特征：
1.一种alv55合金的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：s10.取五氧化二钒、铝粉、造渣剂、alv55合金碎料混合均匀，得到混合物料，将所述混合物料放置于反应炉体中；s20.所述反应炉体中加入点火剂，用酒精引燃所述点火剂使所述混合物料发生铝热还原反应，待反应结束后静置冷却，去渣得到合金锭；s30.将所述合金锭破碎得到多个第一产品，并加入抛丸机进行抛光打磨处理，得到多个第二产品；s40.将所述多个第二产品进行两级破碎筛分得到多个第三产品。2.根据权利要求1所述的一种alv55合金制备方法，其特征在于，在所述s10步骤中，所述五氧化二钒的化学成分：99.5％≥v2o5≥99.0％、fe≤0.06％、si≤0.1％，所述五氧化二钒的粒度为80～200目；所述铝粉的化学成分：al≥99.8％，fe≤0.10％、si≤0.06％，所述铝粉的粒度要求为10-80目。3.根据权利要求1所述的一种alv55合金制备方法，其特征在于，在所述s10步骤中，所述五氧化二钒、所述铝粉和所述alv55合金碎料的质量比为1∶0.85～0.95∶0.10～0.18。4.根据权利要求1所述的一种alv55合金制备方法，其特征在于，在所述s10步骤中，所述alv55合金碎料的粒度小于3mm。5.根据权利要求1所述的一种alv55合金制备方法，其特征在于，在所述s30步骤中，所述抛丸机的装料量不超过450kg，所述第一产品重量不超过10kg。6.根据权利要求1所述的一种alv55合金制备方法，其特征在于，在所述s30步骤中，所述抛丸机通过铝丸对所述多个第一产品抛光，所述铝丸的尺寸控制在1～3mm，所述抛丸机的抛光时间控制在20～30min。7.根据权利要求1所述的一种alv55合金制备方法，其特征在于，在所述s20步骤中，所述铝热还原反应的单位反应热量控制在3000-3200kj/kg。8.根据权利要求1所述的一种alv55合金制备方法，其特征在于，在所述s40步骤中，所述两级破碎筛分包括第一级破碎筛分和第二级破碎筛分，所述第一级破碎筛分的粒度控制在10～30mm，所述第二级破碎筛分的粒度控制在1～6mm。

技术总结
本申请涉及一种AlV55合金的制备方法，包括以下步骤：S10.取五氧化二钒、铝粉、造渣剂、AlV55合金碎料混合均匀，得到混合物料，将所述混合物料放置于反应炉体中；S20.所述反应炉体中加入点火剂，用酒精引燃所述点火剂使所述混合物料发生铝热还原反应，待反应结束后静置冷却，去渣得到合金锭；S30.将所述合金锭破碎得到多个第一产品，并加入抛丸机进行抛光打磨处理，得到多个第二产品；S40.将所述多个第二产品进行两级破碎筛分得到多个第三产品。上述方案能够解决相关技术中的制备方法使得AlV55合金的成品率均在70%左右，但工艺复杂或者原料单耗过度，从而导致AlV55合金的制备效率较低的问题。的问题。


技术研发人员：李建兵 李晓东 陈彦兄 倪航星 麻建军 王鹏
受保护的技术使用者：中色（宁夏）东方集团有限公司
技术研发日：2023.04.10
技术公布日：2023/8/14