[发明专利]一种钒铬钛合金粉及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于冶金技术领域，具体涉及一种钒铬钛合金粉及其制备方法。

背景技术

随着人类对能源需求的不断增加，以及煤、石油、天然气等能源储量的日益减少，核能将发挥更显著的作用。核反应堆的建造是解决世界能源问题的重要举措之一。VCrTi合金是重要的聚变反应堆候选结构材料，具有优良的低活化特性、高温强度、耐液态金属腐蚀、抗中子辐射等性能。20世纪60年代，国外就开始了钒合金的基础研究工作。80年代，VCrTi体系三元合金由于能良好适应反应堆的工作环境，而被国外学者选定为重点研究对象之一。

VCrTi合金是未来聚变反应堆的主要候选结构材料，与其他金属相比其具有许多优良的性能，如中子辐照低活性、传热率高、低热膨胀性以及抗氢脆性。此外，VCrTi合金还具有温度可以达到850℃的耐热性和良好的可加工性能等。因此，VCrTi合金在聚变反应堆的壁层和壳体等结构设计中具有较强的优势，另外，VCrTi合金在高温和航空航天领域也具有十分广阔的应用前景。早在20世纪60年代，国外就开始了对钒基合金的研究工作，包括其熔炼制备、压力加工、热处理工艺、微观组织、力学性能、抗辐照性能、高温性能等。20世纪80年代，VCrTi体系三元合金由于能良好地适应反应堆的工作环境，而被国外学者选定为重点研究对象之一。我国是在20世纪90年代后期才开始对VCrTi合金进行相关的研制和研究工作。科技的发展对材料性能要求逐渐提高，各国材料科研工作者对钒基合金越来越重视，目前普遍认为VCrTi合金是最重要的聚变反应堆候选材料。

发明内容

本发明所要解决的第一个技术问题是提供一种工艺简单，流程少，易于操作的钒铬钛合金粉的制备方法。

本发明钒铬钛合金粉的制备方法，采用熔盐电解法制备，包括以下步骤：

a、制备阴极材料：准备原料V₂O₃、TiO₂、Cr₂O₃粉末，干燥，球磨混合，加入粘结剂，压片，干燥，得到压实压片；

b、电解：在惰性气体气氛下，将a步骤得到的压实压片与金属钼丝组装成阴极，以石墨电极为阳极，以熔盐熔体为电解质，在850～900℃下，通2～3.1V电压，电解2～10h，待温度降至室温，取出阴极产物，用1％的HCl溶解，最后用蒸馏水清洗干净后，干燥即得钒铬钛合金粉体。

上述所述钒铬钛合金粉的制备方法，原料用量根据制备的目标VCrTi合金粉的中各合金比例进行调整，本发明原料粉末选择由以下摩尔比组分组成：V₂O₃:TiO₂:Cr₂O₃＝1:1～5:2～10。

上述所述钒铬钛合金粉的制备方法，其中a步骤中粘结剂为聚乙烯醇。

上述所述钒铬钛合金粉的制备方法，a步骤中在3～5MPa下压片，在100～200℃下干燥4h。

上述所述钒铬钛合金粉的制备方法，其中b步骤中惰性气体为防止钒铬钛电极氧化的惰性气体，优选为价格便宜，安全环保的氩气。

上述所述钒铬钛合金粉的制备方法，其中b步骤中熔盐为CaCl₂。

本发明所要解决的第二个技术问题是提供一种钒铬钛合金粉。

上述所述的钒铬钛合金粉的制备方法制备的钒铬钛粉，按照各元素之间摩尔比，所述合金粉为V-(1～5)Cr-(1～5)Ti。

本发明电解时，电解系统组装为：将小石墨坩埚放入干燥的刚玉坩埚中，装入熔盐，一起放入石英管，固定好石墨电极，用带有进出气管的橡胶塞塞在石英管口，轻轻下旋使两者接触紧密，接触处涂抹真空封泥，以防漏气，装好设备确保不漏气的情况后，先通入氩气20～40min，优选为30min，保证石英管中不存在空气，再开启温度控制仪，随炉升温至l20℃，以除去石英管中的全部水分。

本发明制备的钒铬钛具有如下有益效果：

1.本发明生产周期短，生产成本低，解决了钒加入难、化学成分不均匀等问题；

2.本发明间接地改善了材料的物理、力学、电学性能以及加工性能，提高了产品成品率；

3.本发明为钒合金的制备开辟了新的途径。

说明书附图

图1为本发明的电解实验结构示意图，其中1、电阻炉；2、碳阳极；3、阴极材料；4、钼丝。

具体实施方式

本发明钒铬钛合金粉的制备方法，采用熔盐电解法制备，包括以下步骤：