[发明专利]将VCl4液体注入到过热TiCl4中用于生产Ti-V合金粉末

说明书

发明领域

本发明涉及合金的生产。 

发明背景

本发明涉及使用在美国专利No.6,409,797、No.5,958,106和No.5,779,761中所公开的通行方法来生产金属和合金，所有专利都合并到本文中，和优选其中通过在还原性金属的流动的液体物流中还原卤化物来制造钛或其合金的方法。 

尽管在下文中所描述的方法和系统适合于钛基合金，但是其适合于各种各样的合金，其中，使用过热卤化物来蒸发液体卤化物，以便形成合金，其中，成分包括所述过热卤化物和所述液体卤化物。 

Armstrong法被限定在以上所引用的专利中，并使用流动液体金属物流，将卤化物蒸气引入到该流动液体金属物流中。液体金属物流可以是碱金属或碱土金属的任何一种或多种或它们的混合物。然而，优选的金属是钠，因为其可得性、低成本和低熔点，允许该方法的稳态操作在低于600℃和接近于或低于400℃下进行。优选的替代物是钾或Nak，而Mg和Ca是优选的碱土金属。在以上所参考和并入的专利中所公开的Armstrong法的一个非常重要的商业方面是制造几乎任何一种合金的能力，其中，可以将成分作为蒸气引入到流动的液体金属中。对于钛及其合金，最普通的商业合金是被认为是6-4合金，即6wt％的铝和4wt％的钒，其余为钛，在下文的表1中陈述了用于钛的ASTM B265分类(类别5是6-4合金)。用于工业纯(CP)钛的ASTM 265分类是类别2。 

^A应该对该表中对于各个等级所列出的所有元素完成分析。不需要报告该表中没有量化的元素的分析结果，除非浓度水平各大于0.1％或总计大于0.4％。 

^B通过与厂商协商，可以获得更少的氢。 

^C不需要报告。 

^D残留物是在生产过程中固有但不是特意加入的少量的金属或合金中存在的元素。 

^E购买者可以在其书面购买订单中要求用于具体残留元素而不列在这个规格中的分析。用于残留元素的最大可允许浓度应各是0.1％和总计0.4％。 

^F钛的百分比由差额来确定。 

在制造6-4合金中，问题之一是VCl₄的不稳定性。VCl₄通常作为液体四氯化钒来输送，但是液体四氯化钒是不稳定的，且分解成三氯化钒，分解速度取决于温度。不那么期望将三氯化钒作为用于Armstrong法的原料，因为其熔点和沸点比四氯化钒的高出很多。此外，在四氯化钒锅炉中将液体四氯化物分解成固体三氯化物对锅炉运行有不利影响，因为固体的积累导致了差的锅炉压力控制、锅炉加热器的过早失效、管线堵塞、可用原料的损耗和过度的维护。 

发明概述

因此，本发明的主要目的是提供使用Armstrong法来生产合金的方法和系统，其中，可以将不稳定的卤化物作为液体注入到过热蒸气中，以便形成用于生产合金的气体混合物。 

本发明的另外一个目的是提供生产合金的方法，包括：提供过热卤化物蒸气的流动物流，将一种或多种液体卤化物引入到所述流动的过热卤化物蒸气中以蒸发所述液体卤化物，形成具有预先确定的和可控制的比例的气体混合物，将所述气体混合物引入到液体碱金属或碱土金属或它们的混合物的流动物流中以建立反应区域，在所述反应区域中将所述气体混合物还原到合金和盐，所述液体金属以充分过量的化学计量比的量存在，以便维持脱离所述反应区域的基本上 所有的所述合金和盐低于它们的烧结温度。 

本发明的另外一个目的是提供生产Ti基合金的方法，包括：提供过热四卤化钛蒸气的流动物流，将一种或多种液体卤化物引入到所述流动的过热四卤化钛蒸气中以蒸发所述液体卤化物，形成具有预先确定的和可控制的比例的气体混合物，将所述气体混合物引入到液体碱金属或碱土金属或它们的混合物的流动物流中以建立反应区域，在所述反应区域中将所述气体混合物还原到钛基合金和盐，所述液体金属以充分过量的化学计量比的量存在，以便维持脱离所述反应区域的基本上所有的钛基合金和盐低于它们的烧结温度。