[发明专利]一种V-Si金属间化合物的制备方法

说明书

本发明公开了一种V‑Si金属间化合物的制备方法，包括两次磁悬浮熔炼。在水冷铜坩埚中放入原料后将磁悬浮熔炼炉抽真空，然后持续通入高纯Ar气，在Ar气保护下升温熔炼使原料完全熔化，待熔体驼峰形成后降温冷却至室温从而得到V‑Si初级锭；将V‑Si初级锭翻转180°后再次抽真空，然后升温使V‑Si初级锭完全熔化，待熔体驼峰形成后降温冷却至室温，从而得到V‑Si金属间化合物。本发明有益效果：熔体处于悬浮状态与水冷铜坩埚接触面小，减少了坩埚污染，可控制杂质含量；一次熔炼采用惰性气体保护，减少了Si原料挥发，二次熔炼时优化了成分均匀性；V‑Si金属间化合物的合金品质较高。

技术领域

本发明涉及钒硅金属间化合物制备技术领域，更具体地讲，涉及一种V-Si金属间化合物的制备方法。

背景技术

金属间化合物是一种新型金属基高温材料，是一类长程有序结构的共价化合物。在一定温度范围内（0.5-0.8T_熔点），其屈服强度随温度的升高而增加，而且具有抗高温氧化、弹性模量高、刚性大、密度低等良好的综合性能。开发新型超高温材料, 改进生产工艺和提高产品质量, 可以建立和完善我国的高温合金体系, 使我国所需的高温合金材料立足于国内, 也为冶金、石油化工、搪瓷制品等工业部门的发展提供需要的高温材料。

钒(V)基合金具有低活化性、高热传导率、高蠕变强度、低热膨胀性、优良的力学性能和抗辐照肿胀性、可承受比不锈钢高4～7倍的热负荷等优点。在V合金成分设计上加大Si的作用，形成的V-Si基金属间化合物可能在高温环境中呈现出色的物理化学性能。V-Si基金属间化合物在微电子、电工行业也表现出优良的热电性能，例如具有一定固溶度的V₃Si相的超导转变温度为17.1 K，是一种具有巨大潜在应用价值的超导材料。同时随着当前含钒和含硅的合金越来越广泛，制备此类合金具有熔点高等难点，通过中间合金添加的方式可获得较好效果，V-Si金属间化合物可作为含钒含硅合金的原料。

机械合金化法、热还原法、电解法等是目前制备V-Si金属间化合物的常用手段，但是制成的合金引入较多应变、缺陷和杂质等。通常的制备方法即使采用纯度较高的钒和硅原料，在制备过程中也会引入杂质和产生缺陷，无法获得品质较高的V-Si金属间化合物。电磁悬浮熔炼技术利用电磁场来实现材料的熔化、搅拌和软接触成形，被广泛应用于航空航天、国防军事及冶金制造领域，不仅可熔炼高熔点金属，同时还可降低坩埚的二次污染及提高成分均匀性。

发明内容

本发明的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种V-Si金属间化合物的制备方法。

本发明采用的技术方案是这样的：

一种V-Si金属间化合物的制备方法，包括两次磁悬浮熔炼，第一次为惰性气体保护熔炼，第二次为真空熔炼；

惰性气体保护熔炼的具体过程为：在磁悬浮熔炼炉内的水冷铜坩埚中放入钒和硅原料后，将磁悬浮熔炼炉抽真空，然后持续通入高纯Ar气，在Ar气保护下升温熔炼使原料完全熔化，待熔体驼峰形成后再将磁悬浮熔炼炉降温冷却至室温，从而得到V-Si初级锭；

真空熔炼的具体过程为：将V-Si初级锭翻转180°后，再次对磁悬浮熔炼炉抽真空，然后升温使V-Si初级锭完全熔化，待熔体驼峰形成后再将磁悬浮熔炼炉降温冷却至室温，从而得到所要获得的V-Si金属间化合物。

作为优选，所述钒和硅原料为纯度大于99.9%的锭、块、片或颗粒，钒和硅原料的质量百分比为2：3～4：1，在水冷铜坩埚内由底向上依次为硅原料、钒原料。

作为优选，惰性气体保护熔炼和真空熔炼的过程中，通入Ar气之前，均需要抽真空至2*10^-2Pa。