[发明专利]一种铝钒锡铜铁中间合金及其制备方法

说明书

本发明提供了一种铝钒锡铜铁中间合金及其制备方法，涉及金属材料技术领域。本发明提供的铝钒锡铜铁中间合金，以质量百分数计，包括以下元素：V 39.5～40.5％，Sn 12.5～13.5％，Cu 4.8～5.2％，Fe 4.8～5.2％，C≤0.035％，O≤0.035％，余量的Al以及不可避免的杂质。本发明通过成分和含量的控制，使铝钒锡铜铁中间合金具有较小的成分偏析，熔炼钛合金时，有助于钛合金成分均匀化，防止成分偏析，优化钛合金熔炼时的配料工序，实现精确配料。本发明提供的制备方法能够提高铝钒锡铜铁中间合金成分的均匀稳定性，并降低杂质含量，且过程简单，易于控制，适用于大规模工业生产。

技术领域

本发明涉及金属材料技术领域，尤其涉及一种铝钒锡铜铁中间合金及其制备方法。

背景技术

钛及其合金具有优异的性能，如比强度高、耐腐蚀、耐高温以及良好的综合工艺性能等，在现代工业级科学技术领域内日益成为引人瞩目的材料，在宇航、航空、石油、化工、轻工、冶金、机械和能源等众多领域得到了广泛的应用。

铝、钒、锡、铜、铁都是钛合金的主要合金成分，通常以中间合金的形式加到钛合金中，铝钒锡铜铁中间合金主要应用的钛合金牌号为TC10。TC10钛合金在海水及原油中的硫化物、氨、氯等介质中具有优异的耐蚀性和良好的综合性能，同时该合金具有良好的热加工性能、良好的焊接性，可通过熔炼、锻造、轧制等热机械加工方法制成棒材、板材、丝材，用于飞机大尺寸结构件、燃气涡轮发动机零件等。

为了控制TC10钛合金中元素偏析、夹杂等冶金隐患，以及合金元素的成分均匀性，将熔点和密度与基体元素差异较大的合金元素制备成中间合金添加剂，通过中间合金改变其熔点和密度。铝钒锡铜铁中间合金，是为TC10钛合金量身定制，能防止钛合金铸锭的偏析、夹杂等冶金缺陷，进一步提高铸锭的冶金质量，也可降低合金的生产成本，提高性价比，使其具有更加广阔的应用领域。

目前，铝钒锡铜铁中间合金的制备方法通常采用铝热法进行制备，例如CN201110418672.0公开了一种铝钒锡铜铁中间合金及其制备方法，其制备过程为：用铝为还原剂，五氧化二钒、二氧化锡、氧化铜、三氧化二铁为氧化剂点火冶炼，从而制得铝钒锡铜铁合金。此方法具有设备简单，操纵方便，投资少等优点，缺点是制备的铝钒锡铜铁合金的均匀性较差，杂质特别是氧和氮等气相杂质无法进行控制，直接对钛合金的品质造成了影响。

发明内容

本发明的目的在于提供一种铝钒锡铜铁中间合金及其制备方法。本发明提供的铝钒锡铜铁中间合金杂质含量低，具有较小的成分偏析，在熔炼钛合金时，有助于合金成分均匀化。本发明提供的制备方法能够提高铝钒锡铜铁中间合金成分的均匀稳定性，并降低杂质含量，且过程简单，易于控制。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种铝钒锡铜铁中间合金，以质量百分数计，包括以下元素：V 39.5～40.5％，Sn 12.5～13.5％，Cu 4.8～5.2％，Fe 4.8～5.2％，C≤0.035％，O≤0.035％，余量的Al以及不可避免的杂质。

优选的，包括以下元素：V 39.8～40.2％，Sn 12.8～13.2％，Cu 4.9～5.1％，Fe4.9～5.1％，C≤0.035％，O≤0.035％，余量的Al以及不可避免的杂质。

本发明提供了上述技术方案所述铝钒锡铜铁中间合金的制备方法，包括以下步骤：

将第一铝源和三氧化二铁混合，进行第一铝热反应，冷却后得到铝铁一级合金；

将第二铝源和五氧化二钒混合，进行第二铝热反应，冷却后得到铝钒一级合金；

将所述铝铁一级合金、铝钒一级合金、第三铝源、锡和铜混合，进行真空熔炼，冷却后得到铝钒锡铜铁中间合金。