本发明专利技术提供了一种铝钨钛合金及其制备方法，属于合金材料技术领域。本发明专利技术将氯化钨、氧化钛和粗铝粒先制备原料包放置在熔池之内，然后再将三氧化钨、氧化钛、细铝粒、氯酸钾和氟化钙混合粉料放置在原料包之间，采用镁条点燃后，三氧化钨、氧化钛、铝粒和氯酸钾优先发生铝热还原反应放出大量热量，当温度达到1100～1200℃时，原料包内发生还原反应，通过原料包的投料方式调整原料包内反应速率，同时降低铝热还原反应总热量，加快合金凝固速度，减少因金属间密度差产生偏析现象。实施例结果表明，本发明专利技术制备的铝钨钛合金中钨元素锭内偏差小、铝钨钛合金均匀性好、杂质含量少，满足高温钛合金用含钨中间合金需求。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及合金材料，尤其涉及一种铝钨钛合金及其制备方法。
技术介绍
1、钨是高温钛合金的重要添加元素，具有以下作用：钨可使高温钛合金在高温环境下仍然保持较高的强度和硬度；提高合金的力学性能和耐热性；增强合金在高温下的塑性变形能力；增强钛合金的弹性模量和孔隙率，提高钛合金的抗压强度和韧性；钨元素可以提高钛合金的高温稳定性，从而提高钛合金在高温条件下的使用寿命；降低钛合金在高温下的应力松弛速率和蠕变变形速率，从而使钛合金材料在高温下具有更好的力学性能和高温稳定性。
2、目前，高温钛合金用钨源多以铝钨钛合金的形式添加。然而在熔炼过程中，由于铝、钨、钛金属单质熔点不一致，分别加入各种金属单质会导致施加的熔炼电流忽高忽低不易控制，导致熔炼不稳定，制备的钛合金锭易出现钨偏析、钨夹杂等缺陷，难以得到高品质的铝钨钛合金。比如相关现有技术公开了通过将金属钨源与助熔剂进行混合处理，将铝液温度为700～1300℃时，利用加料装置将原材料加入熔体中，利用电磁感应涡流效应使金属钨在低温铝合金液中快速熔解，均匀化处理后在700～1300℃时浇铸成铸锭，得到钨的质量百分比为1～10％的铝钨中间合金，此法制备的铝钨合金物含量过低，高温钛合金熔炼过程无法将其配入。再如，相关现有技术公开了将钨粉与铝粉按比例混合后，通过放电等离子烧结烧制成铝钨合金条，将铝钨合金条焊接成铝钨合金架顶部放入中频炉浇铸水冷铜坩埚中待用；将熔炼后铝钨合金液浇铸至装有铝钨合金架的水冷铜坩埚中，降温后得到高均匀性铝钨合金；此法生产铝钨合金效率低，成本高，无法大范围推广。
3、因此，如何制备一种高品质且方法简单易实施的铝钨钛合金是本领域工作人员亟需解决的问题。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种铝钨钛合金及其制备方法，本专利技术提供的方法简单且能够得到高品质的铝钨钛合金。
2、为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：
3、本专利技术提供了一种铝钨钛合金的制备方法，包括以下步骤：
4、(1)将氯化钨、氧化钛和粗铝粒混合后进行合金包包制，得到原料包；所述氯化钨、氧化钛和粗铝粒的质量之比为(11～20)：(1～5)：(4～14)；
5、(2)将三氧化钨、氧化钛、细铝粒、氯酸钾和氟化钙混合，得到混合粉料；所述三氧化钨、氧化钛、细铝粒、氯酸钾和氟化钙的质量之比为(10～17)：(2～5)：(10～15)：(1～4)：(0.5～2.5)；
6、(3)将所述步骤(1)得到的原料包装入熔池，将所述步骤(2)得到的混合粉料填充在所述原料包之间，所述原料包的数量为两组以上；所述原料包中氯化钨、氧化钛和粗铝粒的质量与所述混合粉料的质量之比为(14～16)：(54～85)；
7、(4)使用镁条点燃所述所述步骤(3)中的混合粉料，进行铝热反应后冷却，得到铝钨钛合金。
8、优选地，所述步骤(1)中粗铝粒的粒度为1～8mm。
9、优选地，所述步骤(1)中合金包包制的外壳为高纯铝箔，所述高纯铝箔的厚度为0.01～0.1mm。
10、优选地，所述步骤(1)中合金包包制的方法包括：将氯化钨、氧化钛和粗铝粒混合后得到的混合料用高纯铝箔包裹，然后进行压制，得到原料包。
11、优选地，所述压制的压力为3～10mpa，压制的时间为6～12h。
12、优选地，所述步骤(2)中三氧化钨和氧化钛的粒度独立地≤30μm；细铝粒的粒度≤0.8mm。
13、优选地，所述步骤(3)中原料包的数量为5～10组。
14、优选地，所述步骤(4)中铝热反应的总反应平均单位炉料热效应为≤750kcal/kg。
15、优选地，所述步骤(4)中铝热反应后冷却后还包括依次进行的高压喷砂机喷砂、破碎、筛分和精整精选。
16、本专利技术还提供了上述技术方案所述制备方法制备得到的铝钨钛合金，包括以下质量百分含量的元素：钨45～65％、钛6～14％、铁≤0.15％、硅≤0.15％、碳≤0.4％、氧≤0.2％、氮≤0.1％和余量铝。
17、本专利技术提供了一种铝钨钛合金的制备方法，包括以下步骤：将氯化钨、氧化钛和粗铝粒混合后进行合金包包制，得到原料包；所述氯化钨、氧化钛和粗铝粒的质量之比为(11～20)：(1～5)：(4～14)；将三氧化钨、氧化钛、细铝粒、氯酸钾和氟化钙混合，得到混合粉料；所述三氧化钨、氧化钛、细铝粒、氯酸钾和氟化钙的质量之比为(10～17)：(2～5)：(10～15)：(1～4)：(0.5～2.5)；将所述原料包装入熔池，将所述混合粉料填充在所述原料包之间，所述原料包的数量为两组以上；所述原料包中氯化钨、氧化钛和粗铝粒的质量与所述混合粉料的质量之比为(14～46)：(54～85)；使用镁条点燃所述混合粉料，进行铝热反应后冷却，得到铝钨钛合金。本专利技术将氯化钨、氧化钛和粗铝粒先制备原料包放置在熔池之内，然后再将三氧化钨、氧化钛、细铝粒、氯酸钾和氟化钙混合粉料放置在原料包之间，采用镁条点燃时，发生如下反应：
18、wo3+2al→w+al2o3 (1)
19、3tio2+4al→ 3ti+al2o3 (2)
20、kclo3+2al→kcl+al2o3 (3)
21、wcl6+2al→w+2alcl3 (4)
22、镁条点燃温度在480～510℃之间，点燃后三氧化钨、氧化钛、铝粒、氯酸钾优先发生铝热还原反应(1)、(2)和(3)，放出大量热量，当温度达到1100～1200℃时，原料包内的物料发生还原反应(2)和(4)，故反应发生后原料包外优先发生反应，释放的热量被原料包吸收，原料包内发生铝热还原反应，但原料包内铝热还原反应放热少，故通过原料包的方式使铝热反应调整原料包内反应速率，同时降低铝热还原反应的总热量，加快合金的凝固速度，减少因金属间密度差产生偏析现象。实施例结果显示，本专利技术制备的铝钨钛合金的含量为：钨45～65％、钛6～14％、铝、铁≤0.15％、硅≤0.15％、碳≤0.4％、氧≤0.2％、氮≤0.1％和余量铝，钨含量高、钨元素锭内偏差小、铝钨钛合金均匀性好、杂质含量少，满足高温钛合金用含钨中间合金需求。
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【技术保护点】
1.一种铝钨钛合金的制备方法，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的铝钨钛合金的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中粗铝粒的粒度为1～8mm。
3.根据权利要求1所述的铝钨钛合金的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中合金包包制的外壳为高纯铝箔，所述高纯铝箔的厚度为0.01～0.1mm。
4.根据权利要求3所述的铝钨钛合金的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中合金包包制的方法包括：将氯化钨、氧化钛和粗铝粒混合后得到的混合料用高纯铝箔包裹，然后进行压制，得到原料包。
5.根据权利要求4所述的铝钨钛合金的制备方法，其特征在于，所述压制的压力为3～10MPa，压制的时间为6～12h。
6.根据权利要求1所述的铝钨钛合金的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中三氧化钨和氧化钛的粒度独立地≤30μm；细铝粒的粒度≤0.8mm。
7.根据权利要求1所述的铝钨钛合金的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中原料包的数量为5～10组。
8.根据权利要求1所述的铝钨钛合金的制备方法，其特征在于，所述步骤(4)中铝热反应的总反应平均单位炉料热效应为≤750kcal/kg。
9.根据权利要求1所述的铝钨钛合金的制备方法，其特征在于，所述步骤(4)中铝热反应后冷却后还包括依次进行的高压喷砂机喷砂、破碎、筛分和精整精选。
10.权利要求1～9任意一项所述制备方法制备得到的铝钨钛合金，其特征在于，包括以下质量百分含量的元素：钨45～65％、钛6～14％、铁≤0.15％、硅≤0.15％、碳≤0.4％、氧≤0.2％、氮≤0.1％和余量铝。
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【技术特征摘要】
1.一种铝钨钛合金的制备方法，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的铝钨钛合金的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中粗铝粒的粒度为1～8mm。
3.根据权利要求1所述的铝钨钛合金的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中合金包包制的外壳为高纯铝箔，所述高纯铝箔的厚度为0.01～0.1mm。
4.根据权利要求3所述的铝钨钛合金的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中合金包包制的方法包括：将氯化钨、氧化钛和粗铝粒混合后得到的混合料用高纯铝箔包裹，然后进行压制，得到原料包。
5.根据权利要求4所述的铝钨钛合金的制备方法，其特征在于，所述压制的压力为3～10mpa，压制的时间为6～12h。
6.根据权利要求1所述的铝钨钛合金的制备方法，其特征在于，所述步骤(...
【专利技术属性】
技术研发人员：王巍，张吉，马英梁，张一博，佟立凯，王磊，张达，徐晓东，李超龙，张征，
申请(专利权)人：承德天大钒业有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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