[发明专利]一种钛合金的制取方法

说明书

一种钛合金的制取方法，按以下步骤进行：(1)准备溶剂、反应物和还原剂作为原料，溶剂为冰晶石或含钛冰晶石，反应物为氧化物，还原剂为铝粉；(2)将全部原料混磨压制成团块料，置于还原炉中进行铝热还原反应，反应结束后，冷却至常温，铝基合金熔体和冰晶石熔体分别在下层和上层凝固；(3)将铝基合金制成粉体后与氟钛酸钠粉料混磨压制成团块料，置于还原炉中进行铝热还原反应，生成钛合金和含钛冰晶石之后在真空条件下蒸馏，获得多孔状的钛合金。本发明制得的海绵状钛合金可经球磨后制成粉状钛合金。

技术领域

本发明属于冶金技术领域，特别涉及一种钛合金的制取方法。

背景技术

钛合金以其具有轻度高、质量轻、耐腐蚀性好，耐热性高等特点广泛应用于各个领域，特别是航空航天领域和舰船交通运输领域；目前钛合金是在海绵钛或钛粉中加入一种或几种其他合金元素，通过真空熔炼的方法制取的，特别是当以海绵钛为原料制取钛合金时，为了得到成分均匀的钛合金，需要两次或两次以上的重熔过程，其工艺过程流程长，而且成本高。

发明内容

本发明的目的是提供一种钛合金的制取方法，以除钛和铝以外的合金元素的氧化物和冰晶石，或除钛和铝以外的合金元素的氧化物和含钛的冰晶石为原料，通过铝热还原制取除钛之外的合金元素的铝基合金，或含有钛及合金元素的铝基合金，再以这种铝基合金中的铝还原氟钛酸钠，制取钛合金，简化工艺的同时降低生产成本。

本发明的方法按照以下步骤进行：

1、准备溶剂、反应物和还原剂作为原料，其中溶剂为冰晶石或含钛冰晶石，反应物为氧化物，还原剂为粒度粒度≤100目的铝粉；所述的氧化物为M_xO_y，其中的元素M是所准备制取的钛合金中除钛和铝以外的合金元素；所述的冰晶石中NaF/AlF₃摩尔比为1.5～3.0；

2、将全部原料加入混磨机进行混磨后压制成团块料；将团块料置于还原炉中，在氩气气氛和1000～1500℃条件下进行铝热还原反应，使氧化物M_xO_y被铝还原成金属元素并溶于铝熔体中，形成含有元素M的铝基合金熔体，或者形成含有钛和元素M的铝基合金熔体，还原反应生成的氧化铝溶解到冰晶石熔体中，形成溶有氧化铝的冰晶石熔体；铝热还原反应结束后，还原产物冷却至常温，铝基合金熔体和冰晶石熔体分别在下层和上层凝固，将下层的铝基合金和上层的含氧化铝的冰晶石分离；

3、将铝基合金制成粒度≤100目的粉体，然后与氟钛酸钠粉料混磨后压制成团块料，将团块料置于还原炉中，在氩气气氛和900～1200℃条件下进行铝热还原反应，团块料中的铝将氟钛酸钠中的钛还原出来生成钛合金和含钛冰晶石；铝热还原反应结束后在1000～1200℃和真空条件下进行蒸馏，将含钛冰晶石蒸馏分离出去，获得海绵状的钛合金。

上述方法的步骤3中所蒸馏出来的含钛冰晶石可作为步骤1的原料使用。

上述方法中，步骤2中的铝热还原反应的反应式为：

M_xO_y+2y/3Al＝xM+y/3Al₂O₃ (1)。

上述方法中，所述的含钛冰晶石由含钛成分和冰晶石成分组成，其中冰晶石成分的NaF/AlF₃摩尔比为1.5～3.0，含钛成分为TiF₃、Na₃TiF₆、Na₂TiF₆和/或金属钛。

上述方法中，步骤3的铝热还原反应的主要反应式为：

3Na₂TiF₆+4Al＝3Ti+Na₃AlF₆+3NaAlF₄ (2)