| 专利类型 | 发明公开 | 法律事件 | 公开; 实质审查; |
| 专利有效性 | 实质审查 | 当前状态 | 实质审查 |
| 申请号 | CN202411561554.9 | 申请日 | 2024-11-04 |
| 公开(公告)号 | CN119614953A | 公开(公告)日 | 2025-03-14 |
| 申请人 | 大连融德特种材料有限公司; | 申请人类型 | 企业 |
| 发明人 | 王洪涛; 史铭源; 马明庆; 姜达; 解昊锟; 栾鑫宇; | 第一发明人 | 王洪涛 |
| 权利人 | 大连融德特种材料有限公司 | 权利人类型 | 企业 |
| 当前权利人 | 大连融德特种材料有限公司 | 当前权利人类型 | 企业 |
| 省份 | 当前专利权人所在省份：辽宁省 | 城市 | 当前专利权人所在城市：辽宁省大连市 |
| 具体地址 | 当前专利权人所在详细地址：辽宁省大连市花园口经济区迎春街22号 | 邮编 | 当前专利权人邮编：116400 |
| 主IPC国际分类 | C22C21/00 | 所有IPC国际分类 | C22C21/00 ; C22C1/03 ; C22B5/04 ; C22B34/22 ; C22B34/24 ; C22B34/32 ; B22F9/04 ; B33Y70/00 |
| 专利引用数量 | 0 | 专利被引用数量 | 0 |
| 专利权利要求数量 | 10 | 专利文献类型 | A |
| 专利代理机构 | 专利代理人 | ||
| 摘要 | 本 发明 提供一种 铝 钒 铌铬中间 合金 、其制备方法及用途，所述铝钒铌铬中间合金包括 质量 百分含量如下的各组分：V:15％‑22％，Nb:1％‑7％，Cr:5％‑11％，Al余量及不可避免的杂质。发明铝钒铌铬中间合金的制备方法包括以下步骤：首先，利用铝热还原法分别制备三种二元中间合金，即一级合金；然后，再利用 真空 感应熔炼对一级合金进行精炼，得到二级合金；最后将二级合金与金属铝进行真空感应熔炼，制备得到铝钒铌铬中间合金。本发明铝钒铌铬中间合金具有成分均匀、元素偏析低和杂质含量低的优点，其在 增材制造 技术生产 钛 合金领域具有非常良好的应用前景和大规模工业化推广潜 力 。 | ||
| 权利要求 | 1.一种铝钒铌铬中间合金，其特征在于，包括质量百分含量如下的各组分：V:15％‑ |
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| 说明书全文 | 一种铝钒铌铬中间合金、其制备方法及用途技术领域[0001] 本发明涉及合金技术，尤其涉及一种铝钒铌铬中间合金、其制备方法及用途。 背景技术[0002] 钛合金具有十分优异的性能，如比强度高、耐腐蚀性能优异和耐高温性能强等，因此广泛应用于航空航天、机械化工、冶金能源以及军工领域。研发出具有自主知识产权的综合高性能钛合金越来越受到各国的重视。随着科技的进步，对钛合金零部件的要求也逐渐提高。近年来，增材制造技术在生产钛合金零部件中开始广泛应用。增材制造具有设计和制造一体化、加工精度高、周期短、产品物理化学性能优异等特点，因此广泛应用于轨道交通、航空航天、生物医用材料等领域。 [0003] 铝、钒、铌、铬等合金元素是钛合金的主要合金成分，通常以中间合金的形式加入到钛合金中，为使用增材制造技术生产高精度、小批次、定制化、高复杂性零部件的钛合金提供中间合金原材料。目前，钛合金中间合金大多采用二元合金，为达到使用时的性能要求，需要添加几种二元合金，因而容易造成产品性能不稳定，给生产钛合金的中间过程带来困难。通过使用四元合金作为中间合金，可以有效地解决这一问题。同时四元合金各成分可以根据要求进行调节，操作简单，方便了钛合金的制备，此项目的开展具有十分长远的意义。 [0004] 目前，增材制造技术多使用激光熔粉沉积技术，要求物料初始状态为粉末状，而常见的钒铝二元合金存在钒含量低于30％无法制粉的问题，对增材制造钛合金的种类及性能产生限制。 [0005] 目前，四元以及四元以上合金的制备方法通常为炉外铝热法，即将所需合金元素的氧化物与金属铝混合后利用铝热还原法进行制备。例如CN201810626955.6公开了一种钼铝铌铬钒锡锆中间合金及其制备方法。其制备过程为：用铝作还原剂，用三氧化钼、三氧化二铬、五氧化二铌、五氧化二钒、二氧化锡、二氧化铬为氧化剂，将物料混合均匀后进行炉外铝热法冶炼，得到钼铝铬铌钒锡锆中间合金。此方法具有设备简单、操作方便、投资少等优点，缺点是合金的均匀性较差，合金内部元素偏析较大，且杂质元素如氧、氮等气体杂质无法控制，会对钛合金的最终品质造成不利影响；同时利用炉外铝热法冶炼合金时反应较为剧烈(尤其是多元合金反应)，氧化物和金属铝反应的先后次序会造成后反应的原料喷溅，导致原料反应率下降，从而增加生产成本。 发明内容[0006] 本发明的目的在于，针对现有四元以及四元以上合金均匀性较差，合金内部元素偏析较大，且杂质元素如氧、氮等气体杂质无法控制，用于钛合金制备会对钛合金的最终品质造成不利影响的问题，提出一种铝钒铌铬中间合金，该铝钒铌铬中间合金具有成分均匀、元素偏析低和杂质含量低的优点，其在增材制造技术生产钛合金领域具有非常良好的应用前景和大规模工业化推广潜力。 [0007] 需要注意的是，在本发明中，除非另有规定，涉及组成限定和描述的“包括”的具体含义，既包含了开放式的“包括”、“包含”等及其类似含义，也包含了封闭式的“由…组成”、“由…构成”等及其类似含义。 [0008] 为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种铝钒铌铬中间合金，包括质量百分含量如下的各组分：V:15％‑22％，Nb:1％‑7％，Cr:5％‑11％，Al余量及不可避免的杂质。 [0009] 进一步地，所述铝钒铌铬中间合金包括质量百分含量优选如下的各组分：V 17％‑20％，Nb 2％‑5％，Cr 5％‑10％，Al余量及不可避免的杂质。 [0010] 进一步地，所述铝钒铌铬中间合金包括质量百分含量更优选如下的各组分：V 19％，Nb 3％，Cr 8％，Al余量及不可避免的杂质。 [0011] 进一步地，所述杂质总含量不高于0.3％。 [0012] 进一步地，所述杂质包括但不限于Fe、Si、O、N、C和S中的一种或多种。 [0013] 进一步地，所述杂质中Fe:0.10％Max、Si:0.10％Max、O:0.02％Max、N:0.02％Max、C:0.015％Max、S:0.01％Max。进一步地，所述铝钒铌铬中间合金熔点为1520‑1540℃。 [0014] 进一步地，所述铝钒铌铬中间合金密度为3.25‑3.30g/cm3。 [0015] 进一步地，所述铝钒铌铬中间合金粒度小于0.1mm。 [0016] 本发明的另一个目的还公开了一种铝钒铌铬中间合金的制备方法，包括以下步骤： [0018] 步骤2、将五氧化二铌、高氯酸钾和金属铝粉混合均匀后，加入到反应坩埚内，点火反应，反应温度为2250‑2350℃，反应时间为35‑45s，用铝热还原反应制备得到铌铝一级合金； [0019] 步骤3、将三氧化二铬、高氯酸钾和金属铝粉混合均匀后，加入到反应坩埚内，点火反应，反应温度为2325‑2375℃，反应时间为50‑70s，用铝热还原反应制备得到铬铝一级合金； [0020] 步骤4、将所述钒铝一级合金、铌铝一级合金、铬铝一级合金分别进行真空感应熔炼，熔炼目的为对铝热还原法制备的合金进行精炼；熔炼温度为1550℃‑1700℃，真空度3‑5帕，炉料熔化后在1650‑1750℃的高温下短时沸腾精炼5‑10分钟，并在真空条件下将合金浇铸于水冷铜坩埚内，分别得到钒铝二级合金、铌铝二级合金和铬铝二级合金；在物料全熔后保持沸腾状态有助于物料之间混合均匀，同时也可避免部分熔点较高物料未熔化的状况发生； [0021] 步骤5、待钒铝二级合金、铌铝二级合金和铬铝二级合金冷却(冷却至室温)后取出，将金属铝粒→铌铝二级合金→铬铝二级合金→钒铝二级合金的次序(自下而上)放置于坩埚中，再次进行真空感应熔炼；熔炼温度为1550℃‑1600℃，真空度3‑5帕，炉料熔化后在1570‑1630℃温度下短时沸腾精炼5‑15分钟，并在真空条件下将合金浇铸于水冷铜坩埚内，制备得到铝钒铌铬中间合金。 [0022] 进一步地，本发明选用的原料为：五氧化二钒(V2O5)、五氧化二铌(Nb2O5)、三氧化二铬(Cr2O3)、高氯酸钾(KClO4)、金属铝粉和金属铝粒。所述五氧化二钒≥99.5％，五氧化二铌≥99.4％，三氧化二铬≥99.0％，高氯酸钾≥99.2％，金属铝粉/粒≥99.7％。 [0023] 进一步地，所述金属铝粉粒度为0.3‑3mm。 [0024] 进一步地，所述金属铝粒粒度为10‑20mm。 [0025] 在进行铝热还原反应时(即步骤1、步骤2和步骤3制备一级合金时)使用铝粉，粉末状物料比表面积更大，反应更为充分，能有效提高反应效率；在进行真空熔炼(步骤5)制备最终合金时使用铝粒而不用铝粉，首要原因是铝粉感应不好，真空熔炼炉通过电磁涡流与物料之间产生感应电流后由电能转化为热能，使物料熔化，理论上单个物料体积越大感应越好，所以铝粒比铝粉更优；其次铝粉堆密度较低，也即相同体积的铝粉重量要低于铝粒，其原因为铝粉内部空隙较多，使用铝粉会占用过多坩埚空间，降低产量。 [0026] 进一步地，在制备铝钒铌铬中间合金前，将原料在55‑70℃的恒温烘房内烘干20‑28h，保证反应物料干燥及具备一定的初始温度。所述原料包括但不限于五氧化二钒(V2O5)、五氧化二铌(Nb2O5)、三氧化二铬(Cr2O3)、高氯酸钾(KClO4)、金属铝粉和金属铝粒。 [0027] 进一步地，步骤1所述五氧化二钒与金属铝粉的质量比为1.010‑1.060:1。 [0028] 进一步地，步骤1所述五氧化二钒与金属铝粉的质量比优选为1.044:1。 [0029] 进一步地，步骤2所述五氧化二铌、高氯酸钾和金属铝粉的质量比为1.545‑1.650:0.125‑0.135:1。 [0030] 进一步地，步骤2所述五氧化二铌、高氯酸钾和金属铝粉的质量比优选为1.550:0.127:1。 [0031] 进一步地，步骤3所述三氧化二铬、高氯酸钾和金属铝粉的质量比为1.480‑1.605:0.100‑0.120:1。 [0032] 进一步地，步骤3所述三氧化二铬、高氯酸钾和金属铝粉的质量比优选为1.535:0.104:1。 [0033] 进一步地，步骤1、步骤2和步骤3反应不需要加热，点火所用的点燃剂为金属镁粉(Mg)、金属铝粉(Al)和过氧化钙(CaO2)，使用时各混合物容易被镁粉、铝粉和过氧化钙混合粉末的燃烧引燃，作为副反应，产生的热量引发主反应。 [0034] 进一步地，所述点燃剂中过氧化钙：金属铝粉：金属镁粉的质量比为3.5‑4.5:3.5‑4.5:1。优选为4:4:1。 [0035] 进一步地，为了充分利用反应产生的炉渣Al2O3，步骤1、步骤2和步骤3反应装置的炉衬(反应坩埚)用炉渣Al2O3制成，可以有效减少杂质引入，有利于进一步减少合金中杂质的含量，既节约成本又起到了原料循环使用的目的。 [0036] 通过铝热还原法(步骤1、步骤2和步骤3)制备的钒铝一级合金、铌铝一级合金、铬铝一级合金(均为二元合金)，外观存在可以打磨去除的轻微氧化层，打磨后合金颜色银亮，表面质量良好，但其内部杂质元素还无法达到钛合金冶炼添加的要求。这时需要采用真空感应熔炼对三种一级合金进行精炼(步骤4)，通过真空感应熔炼特有的冶炼条件，对合金内部的杂质元素进行富集后去除，用以保证冶炼出化学成分准确且纯净度高的合金锭。 [0037] 进一步地，步骤4待钒铝二级合金、铌铝二级合金和铬铝二级合金冷却后取出，此时钒铝二级合金、铌铝二级合金和铬铝二级合金内部更为纯净，合金质量得到提高。 [0038] 进一步地，步骤5所述钒铝二级合金、铌铝二级合金、铬铝二级合金和金属铝粒的质量比为0.510‑0.690:0.085‑0.095:0.160‑0.280:1。 [0039] 进一步地，步骤5所述钒铝二级合金、铌铝二级合金、铬铝二级合金和金属铝粒的质量比为优选为0.595:0.091:0.220:1。 [0040] 进一步地，步骤5所述真空感应熔炼；所述真空感应熔炼过程的起始功率为20‑30kW，10‑15分钟后，将功率调至70‑80kW；4‑5分钟后，将功率调至100‑120kW；15‑20分钟后，将功率调至130‑140kW，保持此功率直至炉料熔化；保持功率不变，对合金进行精炼，于 1625‑1675℃温度下短时沸腾精炼5‑15分钟；待精炼完全后，逐步降低功率至80‑100kW，待熔体温度1550‑1600℃时将合金浇铸于水冷铜坩埚内，制备得到铝钒铌铬中间合金。 [0041] 进一步地，步骤5所述真空熔炼温度优选为1585℃；沸腾时间优选为7‑8分钟；熔炼功率优选为140kW。 [0042] 进一步地，步骤5所述真空炉进行熔炼时，采用刚玉坩埚装填炉料；为了控制合金中的杂质元素含量，所述的刚玉坩埚的纯度≥99％。 [0043] 进一步地，将步骤5得到的铝钒铌铬中间合金使用破碎机破碎至D95为1‑6mm以下；再使用制粉机将合金小块破碎至0.1mm以下。特别说明地，在使用制粉机制粉期间，使用氮气加以保护。AlVNbCr中间合金用于增材制造钛合金的制备，增材制造所需原料为粉末状，且最终用料尺寸在50μm‑100μm之间，因此将AlVNbCr粉碎至0.1mm以下。 [0044] 本发明的另一个目的还公开了一种铝钒铌铬中间合金在钛合金增材制造领域的用途。 [0045] 本发明铝钒铌铬中间合金为多元中间合金，主要为增材制造用钛合金提供原料。由于增材制造技术的特殊加工工艺，所用物料均需加工为粉末状，除却钒铝合金在钒低于 30％无法制粉这一问题外，使用二元合金生产钛合金无可避免需要使用纯铝，而纯铝无法用于增材合金制造；同时，原料种类越多，原料间熔点和密度的差异越大，增材制造的难度越大，生产的钛合金成品部件缺陷越多。本发明铝钒铌铬中间合金通过合理的元素配比，在满足钒元素低于30％仍可制粉的条件下，尽可能地提供较多合金元素，减少所需原料合金种类，降低增材制造技术难度以及钛合金成品部件内部的偏析等缺陷。 [0046] 本发明铝钒铌铬中间合金材料中Al在钛合金中的作用是稳定α相，起到良好的固溶强化作用，促进热处理中α相的析出并增强时效强化效应；V和Cr元素分别属于同晶型β稳定元素和共析型β稳定元素，两种合金元素均以置换固溶体的方式存在于β相中，产生固溶强化作用，同时V元素可明显增加钛合金淬透性和组织稳定性；Nb元素属于β钛合金稳定元素，能降低β相转变温度，对钛合金产生较高的强化作用，同时改善钛合金的热加工性能、加工塑性与断裂韧性。 [0047] 对于钛合金来说，Al元素含量过高，可能会在晶界处形成Ti3Al或TiAl等化合物相，严重损害合金性能；Nb元素存在严重的偏析倾向，其含量过高也会影响合金的使用寿命和性能；而Cr元素含量过高，容易在合金内部形成TiCr2等脆性化合物，影响钛合金的断裂性能，给构件安全性带来隐患。 [0048] 所以本发明铝钒铌铬中间合金中Al、V、Nb、Cr等合金元素的含量是为满足增材制造钛合金的规范，简化增材制造钛合金制备工艺，降低生产成本而特制的，任何一个不在本发明元素成分及含量范围内的变动都会对最终钛合金成品的成分或工艺产生较大的影响。 [0049] 本发明铝钒铌铬中间合金的制备方法包括以下步骤：首先，利用铝热还原法制备二元中间合金，即一级合金；然后，再利用真空感应熔炼对一级合金进行精炼，得到二级合金；最后将二级合金与金属铝进行真空感应熔炼，制备得到铝钒铌铬中间合金。本发明与现有技术相比较具有以下优点： [0050] 1)、便于钛合金的制备。本发明铝钒铌铬中间合金的熔点在1540‑1560℃左右，海绵钛的熔点在1660℃‑1668℃之间，两者熔点接近，因而在采用本发明铝钒铌铬中间合金使用增材制造技术制备钛合金部件时，两者更易在相同的加工温度下达到相近的熔融状态，原料结合效果更好； [0051] 2)、本发明铝钒铌铬中间合金均匀性好。本发明生产的铝钒铌铬中间合金，因其合金化均匀，作为增材制造钛合金原料时，成品部件内部不容易发生元素偏析现象； [0052] 3)、本发明铝钒铌铬中间合金纯净度高。相比较现有的一步法铝热还原反应(炉外法，制备的合金杂质含量偏高，不能满足作为增材制造钛合金加工的要求)而言，本发明采用两步法(铝热还原反应+真空感应熔炼)冶炼出化学成分准确且纯净度高的中间合金，合金锭成分更准确，杂质元素如氧、氮等含量更低； [0053] 4)、本发明铝钒铌铬中间合金生产成本低。传统方法以金属氧化物与金属铝混合直接使用铝热还原法冶炼多元合金，反应剧烈且物料极易反应不完全，造成物料浪费，以致生产成本升高；本发明使用铝热法制备各二元合金(钒铝合金、铌铝合金、铬铝合金)，再利用各二元合金进行真空感应熔炼生产四元中间合金，操作简单可控，物料反应完全，生产成本较低； [0054] 5)、本发明铝钒铌铬中间合金易破碎。本发明的铝钒铌铬中间合金是包含多种合金元素的金属型化合物，具有脆性好、易破碎等特点。 [0055] 6)、本发明铝钒铌铬中间合金稳定性好。增材制造使用的原料多为粉状，目前的钒铝二元合金在钒含量低于30％时无法制粉，对增材制造钛合金的种类及性能产生限制。本发明经过适当的元素配比和特定制备方法制备得到的铝钒铌铬四元中间合金，在钒含量低于30％时也能完成制粉。将本发明铝钒铌铬中间合金加工至粒度小于0.1mm的粉末时，其内部的氧、氮含量仍处于较低水平，表明合金具有较好的稳定性，有利于保持最终合金产品的优良性能。 [0056] 综上，本发明通过铝热还原法+真空感应精炼法+真空感应熔炼法制备得到了一种低成本、高收率、成分均匀、元素偏析低且杂质含量低的铝钒铌铬中间合金，其在增材制造技术生产钛合金领域具有非常良好的应用前景和大规模工业化推广潜力。附图说明 [0057] 图1为铝钒铌铬中间合金生产工艺流程图。 具体实施方式[0058] 以下，结合实施例对本发明进一步说明。以下所记载的技术特征的说明基于本发明的代表性的实施方案、具体例子而进行，但本发明不限定于这些实施方案、具体例子。需要说明的是： [0060] 本说明书中，使用“数值A～数值B”表示的数值范围是指包含端点数值A、B的范围。 [0061] 本说明书中，使用“以上”或“以下”表示的数值范围是指包含本数的数值范围。 [0062] 本说明书中，使用“可以”表示的含义包括了进行某种处理以及不进行某种处理两方面的含义。 [0063] 本说明书中，使用“任选”或“任选的”表示某些物质、组分、执行步骤、施加条件等因素使用或者不使用。 [0064] 本说明书中，使用“常温”、“室温”时，其温度可以是15‑25℃。 [0065] 本说明书中，所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。 [0066] 实施例1： [0067] 第一步，采用铝热还原反应法生产一级合金： [0068] 按照以下步骤进行一级合金的生产：造炉、烧炉、烘料、配料、混料、装炉、反应、冷却、拆炉、精整、破碎、取样分析。 [0069] 铝热法制备一级合金： [0071] 2.将五氧化二钒、五氧化二铌、三氧化二铬、高氯酸钾和金属铝粉烘干，烘干温度60℃，烘干时间24小时； [0072] 3.计算铝热法冶炼过程合金质量配比：五氧化二钒比金属铝粉为1.044:1，五氧化二铌、高氯酸钾与金属铝粉为1.550:0.127:1，三氧化二铬、高氯酸钾与金属铝粉为1.535:0.104:1； [0073] 4.将五氧化二钒和金属铝粉，五氧化二铌、高氯酸钾和金属铝粉，三氧化二铬、高氯酸钾和铝粉混合料分别装入专用混料罐中，放入混料机以10r/min的速率进行混料，混料时间20分钟。混料要求：各原料必须充分混合均匀，保证原料之间充分接触； [0074] 5.将混合好的五氧化二钒和金属铝粉，五氧化二铌、高氯酸钾和金属铝粉，三氧化二铬、高氯酸钾和金属铝粉装入预热好的氧化铝坩埚内，点火反应，冷却36小时后出炉，得到钒铝一级合金、铌铝一级合金和铬铝一级合金； [0076] 第二步，采用真空感应熔炼法生产二级合金： [0077] 7.投料：将钒铝一级合金、铌铝一级合金和铬铝一级合金分别投入到真空感应熔炼坩埚内； [0078] 8.抽真空：启动机械泵，打开复合真空计，待真空度低于700帕时开启罗茨泵，当复合真空计显示真空度小于10帕时，开始送电30kW烘干物料，10分钟后停止抽真空； [0079] 9.功率调整至80kW加热，10分钟后调整功率至120kW，见物料底部有光透出后，调整功率至160kW，持续熔炼直至合金全部熔化； [0080] 10.合金全部熔化后，调整功率至180kW，开启真空泵，抽真空至10帕以下，在1700℃下精炼10分钟，去除熔体内的气体杂质； [0081] 11.精炼结束后，调整功率至120kW，让熔池缓慢降温至浇注温度，将合金液浇注到水冷铜模中； [0083] 第三步，采用真空感应熔炼法生产目标合金： [0084] 真空感应熔炼配料 [0085] 将铝热法+真空感应熔炼法制备的二级合金分析成分后进行真空感应熔炼配方计算，具体配比为：钒铝二级合金23.75kg，铌铝二级合金2.88kg，铬铝二级合金7.57kg，金属铝粒35.81kg。 [0086] 真空感应熔炼 [0087] 13.投料：依次将金属铝粒、铌铝二级合金、铬铝二级合金、钒铝二级合金投入到真空感应熔炼坩埚内； [0088] 14.抽真空：启动机械泵，打开复合真空计，待真空度低于700帕时开启罗茨泵，当复合真空计显示真空度小于10帕时，开始送电30kW烘干物料，10分钟后停止抽真空； [0089] 15.功率调整至80kW加热，5分钟后调整功率至120kW，见物料底部有光透出后，调整功率至140kW，持续熔炼直至合金全部熔化； [0090] 16.合金全部熔化后，保持功率为140kW，开启真空泵，抽真空至10帕以下，在1600℃下精炼10分钟，去除熔体内的气体杂质； [0091] 17.精炼结束后，调整功率至100kW，让熔池缓慢降温至浇注温度，将合金液浇注到水冷铜模中； [0092] 18.浇注后向炉内充入氩气，持续风冷1小时，冷却180分钟后出炉，得到铝钒铌铬中间合金。 [0093] 对本实施例制备的铝钒铌铬中间合金进行综合样化学成分分析，得到结果如表13 所示。本实施例制备的铝钒铌铬中间合金的熔点为1539℃，密度为3.29g/cm。 [0094] 实施例2： [0095] 第一步，采用铝热还原反应法生产一级合金： [0096] 按照以下步骤进行一级合金的生产：造炉、烧炉、烘料、配料、混料、装炉、反应、冷却、拆炉、精整、破碎、取样分析。 [0097] 铝热法制备一级合金： [0098] 1.采用三氧化二铝耐火材料进行坩埚制作，并在天然气烧结炉内烧结7小时，烧结温度从30℃梯度升高到600℃；烧结完成后，保温2小时； [0099] 2.将五氧化二钒、五氧化二铌、三氧化二铬、高氯酸钾和金属铝粉烘干，烘干温度60℃，烘干时间24小时； [0100] 3.计算铝热法冶炼过程合金质量配比：五氧化二钒比金属铝粉为1.044:1，五氧化二铌、高氯酸钾和金属铝粉的质量比为1.550:0.127:1，三氧化二铬、高氯酸钾和金属铝粉的质量比为1.535:0.104:1； [0101] 4.将五氧化二钒和金属铝粉，五氧化二铌、高氯酸钾和金属铝粉，三氧化二铬、高氯酸钾和铝粉混合料分别装入专用混料罐中，放入混料机以10r/min的速率进行混料，混料时间20分钟。混料要求：各原料必须充分混合均匀，保证原料之间充分接触； [0102] 5.将混合好的五氧化二钒和金属铝粉，五氧化二铌、高氯酸钾和金属铝粉，三氧化二铬、高氯酸钾和金属铝粉装入预热好的氧化铝坩埚内，点火反应，冷却36小时后出炉，得到钒铝一级合金、铌铝一级合金和铬铝一级合金； [0103] 6.精整破碎：用砂轮机打磨去除合金锭表面的氧化膜；用破碎机将其破碎至0‑50mm粒度，经过磁选和人工挑选，除去铁等杂质； [0104] 第二步，采用真空感应熔炼法生产二级合金： [0105] 7.投料：将钒铝一级合金、铌铝一级合金和铬铝一级合金分别投入到真空感应熔炼坩埚内； [0106] 8.抽真空：启动机械泵，打开复合真空计，待真空度低于700帕时开启罗茨泵，当复合真空计显示真空度小于10帕时，开始送电30kW烘干物料，10分钟后停止抽真空； [0107] 9.功率调整至80kW加热，10分钟后调整功率至120kW，见物料底部有光透出后，调整功率至160kW，持续熔炼直至合金全部熔化； [0108] 10.合金全部熔化后，调整功率至180kW，开启真空泵，抽真空至10帕以下，在1700℃下精炼10分钟，去除熔体内的气体杂质； [0109] 11.精炼结束后，调整功率至120kW，让熔池缓慢降温至浇注温度，将合金液浇注到水冷铜模中； [0110] 12.浇注后向炉内充入氩气，持续风冷1小时，冷却180分钟后出炉，分别得到钒铝二级合金、铌铝二级合金和铬铝二级合金； [0111] 第三步，采用真空感应熔炼法生产目标合金： [0112] 真空感应熔炼配料 [0113] 将铝热法+真空感应熔炼法制备的二级合金分析成分进行真空感应熔炼配方计算，具体配比为：钒铝二级合金23.54kg，铌铝二级合金2.84kg，铬铝二级合金7.57kg，金属铝粒36.05kg。 [0114] 真空感应熔炼 [0115] 13.投料：依次将金属铝粒、铌铝二级合金、铬铝二级合金、钒铝二级合金投入到真空感应熔炼坩埚内； [0116] 14.抽真空：启动机械泵，打开复合真空计，待真空度低于700帕时开启罗茨泵，当复合真空计显示真空度小于10帕时，开始送电30kW烘干物料，10分钟后停止抽真空； [0117] 15.功率调整至80kW加热，5分钟后调整功率至120kW，见物料底部有光透出后，调整功率至140kW，持续熔炼直至合金全部熔化； [0118] 16.合金全部熔化后，保持功率为140kW，开启真空泵，抽真空至10帕以下，在1600℃下精炼10分钟，去除熔体内的气体杂质； [0119] 17.精炼结束后，调整功率至100kW，让熔池缓慢降温至浇注温度，将合金液浇注到水冷铜模中； [0120] 18.浇注后向炉内充入氩气，持续风冷1小时，冷却180分钟后出炉，得到铝钒铌铬中间合金。 [0121] 对本实施例制备的铝钒铌铬中间合金进行综合样化学成分分析，得到结果如表13 所示。本实施例制备的铝钒铌铬中间合金的熔点为1535℃，密度为3.28g/cm。 [0122] 实施例3： [0123] 第一步，采用铝热还原反应法生产一级合金： [0124] 按照以下步骤进行一级合金的生产：造炉、烧炉、烘料、配料、混料、装炉、反应、冷却、拆炉、精整、破碎、取样分析。 [0125] 铝热法制备一级合金： [0126] 1.采用三氧化二铝耐火材料进行坩埚制作，并在天然气烧结炉内烧结7小时，烧结温度从30℃梯度升高到600℃；烧结完成后，保温2小时； [0127] 2.将五氧化二钒、五氧化二铌、三氧化二铬、高氯酸钾和金属铝粉烘干，烘干温度60℃，烘干时间24小时； [0128] 3.计算铝热法冶炼过程合金质量配比：五氧化二钒比金属铝粉为1.044:1，五氧化二铌、高氯酸钾和金属铝粉的质量比为1.550:0.127:1；三氧化二铬、高氯酸钾和金属铝粉的质量比为1.535:0.104:1； [0129] 4.将五氧化二钒和金属铝粉，五氧化二铌、高氯酸钾和金属铝粉，三氧化二铬、高氯酸钾和铝粉混合料分别装入专用混料罐中，放入混料机以10r/min的速率进行混料，混料时间20分钟。混料要求：各原料必须充分混合均匀，保证原料之间充分接触； [0130] 5.将混合好的五氧化二钒和金属铝粉，五氧化二铌、高氯酸钾和金属铝粉，三氧化二铬、高氯酸钾和金属铝粉装入预热好的氧化铝坩埚内，点火反应，冷却36小时后出炉，得到钒铝一级合金、铌铝一级合金和铬铝一级合金； [0131] 6.精整破碎：用砂轮机打磨去除合金锭表面的氧化膜；用破碎机将其破碎至0‑50mm粒度，经过磁选和人工挑选，除去铁等杂质； [0132] 第二步，采用真空感应熔炼法生产二级合金： [0133] 7.投料：将钒铝一级合金、铌铝一级合金和铬铝一级合金分别投入到真空感应熔炼坩埚内； [0134] 8.抽真空：启动机械泵，打开复合真空计，待真空度低于700帕时开启罗茨泵，当复合真空计显示真空度小于10帕时，开始送电30kW烘干物料，10分钟后停止抽真空； [0135] 9.功率调整至80kW加热，10分钟后调整功率至120kW，见物料底部有光透出后，调整功率至160kW，持续熔炼直至合金全部熔化； [0136] 10.合金全部熔化后，调整功率至180kW，开启真空泵，抽真空至10帕以下，在1700℃下精炼10分钟，去除熔体内的气体杂质； [0137] 11.精炼结束后，调整功率至120kW，让熔池缓慢降温至浇注温度，将合金液浇注到水冷铜模中； [0138] 12.浇注后向炉内充入氩气，持续风冷1小时，冷却180分钟后出炉，分别得到钒铝二级合金、铌铝二级合金和铬铝二级合金； [0139] 第三步，采用真空感应熔炼法生产目标合金： [0140] 真空感应熔炼配料 [0141] 将铝热法+真空感应熔炼法制备的二级合金分析成分进行真空感应熔炼配方计算，具体配比为：钒铝二级合金24.18kg，铌铝二级合金2.84kg，铬铝二级合金7.47kg，金属铝粒35.51kg。 [0142] 真空感应熔炼 [0143] 13.投料：依次将金属铝粒、铌铝二级合金、铬铝二级合金、钒铝二级合金投入到真空感应熔炼坩埚内； [0144] 14.抽真空：启动机械泵，打开复合真空计，待真空度低于700帕时开启罗茨泵，当复合真空计显示真空度小于10帕时，开始送电30kW烘干物料，10分钟后停止抽真空； [0145] 15.功率调整至80kW加热，5分钟后调整功率至120kW，见物料底部有光透出后，调整功率至140kW，持续熔炼直至合金全部熔化； [0146] 16.合金全部熔化后，保持功率为140kW，开启真空泵，抽真空至10帕以下，在1600℃下精炼10分钟，去除熔体内的气体杂质； [0147] 17.精炼结束后，调整功率至100kW，让熔池缓慢降温至浇注温度，将合金液浇注到水冷铜模中； [0148] 18.浇注后向炉内充入氩气，持续风冷1小时，冷却180分钟后出炉，得到铝钒铌铬中间合金。 [0149] 对本实施例制备的铝钒铌铬中间合金进行综合样化学成分分析，得到结果如表13 所示。本实施例制备的铝钒铌铬中间合金的熔点为1528℃，密度为3.27g/cm。 [0150] 本发明实施例1‑3中铝钒铌铬中间合金综合样化学成分如表1所示。 [0151] 表1.各实施例中间合金主要元素成分 [0152] [0153] 对实施例1‑3制备的铝钒铌铬中间合金(圆柱体)6个不同部位取样进行化学成分分析，得到结果如表2、表3和表4所示。 [0154] 表2.实施例1铝钒铌铬中间合金不同位置的化学成分 [0155] [0156] 表3.实施例2铝钒铌铬中间合金不同位置的化学成分 [0157] [0158] [0159] 表4.实施例3铝钒铌铬中间合金不同位置的化学成分 [0160] [0161] 从表2‑4中可以看出，实施例1‑3制备的铝钒铌铬中间合金成分均匀稳定，无偏析。 [0162] 对加工成粉末状(先使用颚式破碎机破碎至D95为1‑6mm，在利用圆盘磨粉碎至0.1mm以下，制备过程中充氮气保护)的铝钒铌铬中间合金进行综合性取样后，其检测结果如表5所示。 [0163] 表5.各实施例中间合金制粉后化学元素成分 [0164] [0165] 从表5中可以看出，实施例1‑3制备的铝钒铌铬中间合金在制备为粉末状后，其氧、氮含量相比于半成品稍有提高，但仍处于较低水平，可以保证其稳定性较好的优势。 [0166] 各实例中所用二级合金内部元素存在微小差异，对最终合金内部元素数值产生微小影响，但可保证元素比例在优选比例范围内。由以上实施例可以看出，本发明提供的铝钒铌铬中间合金成分稳定，杂质含量较低。 [0167] 对比例 [0168] 使用与实施例标准完全相同的五氧化二钒、五氧化二铌、三氧化二铬、高氯酸钾与金属铝粉，采用一步法制备铝钒铌铬中间合金。所使用的坩埚和点燃剂与制备各一级合金时相同。五氧化二钒、五氧化二铌、三氧化二铬、高氯酸钾与金属铝粉的质量比为0.333:0.043:0.204:0.204:1，使用铝热还原法制备出铝钒铌铬中间合金。对此合金锭进行综合样检测、合金锭中不同位置化学成分检测和制粉后化学元素检测结果如下表所示： [0169] 表6.对比例中间合金主要元素成分 [0170] [0171] 表7.对比例铝钒铌铬中间合金不同位置的化学成分 [0172] [0173] 表8.对比例中间合金制粉后化学元素成分 [0174] [0175] 将对比例各元素检测数据与实施例1进行对比可得，对比例各合金元素与最优范围差距较大，且不同位置合金元素偏析数据差距较大，加工为成品后氧氮值大幅提升，合金质量下降严重。因此，和一步法直接制备铝钒铌铬中间合金相比，两步法制备出的中间合金更为优异。 [0176] 需要了解的是，本发明区别于现有技术制备方法的创新点在于两步法制备中间合金。两步法为铝热还原反应制备一级合金+真空感应熔炼制备目标合金，而一步法为直接利用铝热还原反应制备目标合金。在“背景技术”中提到的CN201810626955.6就是目前普遍制备多元中间合金的一步法。两种制备方法存在本质性差异，因此对比例原料的质量比不可能与实施例相同，只能保证两种制备方法所使用的原料相同或标准一致以达到最少变量。各实施例均以最优选物料配比制备目标合金，因此结果只存在微小差异，总体趋势保持一致。对比例可与实施例1进行对比，同样地，也可与实施例2或3进行对比，结论一致。 [0177] 最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。 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