釩鋁合金是制備含釩鈦合金的重要中間合金，金屬釩的加入可以細化晶粒，提高鈦合金的塑性，有利于結(jié)構(gòu)復(fù)雜的航空航天器部件成型[1-3]。近年國產(chǎn)大飛機等飛行器的量產(chǎn)，高品質(zhì)的釩鋁合金需求將會驟增。由于我國鈦工業(yè)起步較晚，釩鋁合金的生產(chǎn)技術(shù)尚不成熟，航空航天級釩鋁合金均依賴進口，因而制備出高品質(zhì)釩鋁合金是現(xiàn)階段鈦工業(yè)迫切需要解決的難題。
1. 國內(nèi)外生產(chǎn)技術(shù)現(xiàn)狀
鈦合金用釩鋁合金的質(zhì)量要求是：純度高、成分均勻、夾雜少。
世界上生產(chǎn)釩鋁合金的企業(yè)主要有德國電冶金公司、美國羅羅公司、美國雷丁公司、美國戰(zhàn)略礦業(yè)公司、俄羅斯上薩爾達公司等，其中德國電冶金公司和美國雷丁公司是國際上最大的釩鋁合金制造商，其產(chǎn)品質(zhì)量代表世界領(lǐng)先水平，占有全球80%以上的航空級釩鋁合金的市場份額。國內(nèi)的企業(yè)有錦州鐵合金、寶鈦集團、大連融德、承德天大、寶雞嘉誠、商洛天野、河北四通、寶雞辰炎、攀鋼釩鈦等，但是受釩鋁合金生產(chǎn)技術(shù)的限制，國產(chǎn)的釩鋁合金產(chǎn)品絕大多數(shù)以民用為主。從使用情況看，AlV55、AlV65是國內(nèi)最為常用的釩鋁合金，AlV55多應(yīng)用在民用鈦合金領(lǐng)域，而AlV65多應(yīng)用在航空航天鈦合金中，但國內(nèi)生產(chǎn)AlV65釩鋁合金的爐型較小，組批包裝后成分差異較大，產(chǎn)品的一致性差，在后續(xù)的應(yīng)用中存在巨大質(zhì)量風(fēng)險，因而目前航空航天用鈦合金以進口為主。
2. 釩鋁合金的制備工藝
釩鋁合金的傳統(tǒng)制備工藝有一步法、兩步法和真空法，近年也出現(xiàn)了在傳統(tǒng)工藝基礎(chǔ)上的一些新的方法如電鋁熱法、微波法等。
2.1 一步法（鋁熱法）
一步法即爐外法，使用五氧化二釩（V2O5）和鋁粉（Al）作為主要原料，選擇性添加氧化鈣（CaO）或氟化鈣（CaF2）等造渣劑、發(fā)熱劑混合料裝入反應(yīng)容器，在大氣常壓下進行鋁熱反應(yīng)實現(xiàn)釩鋁合金的生產(chǎn)（如圖1）。一步法是目前最簡單的釩鋁合金生產(chǎn)工藝，具有生產(chǎn)規(guī)模大、設(shè)備簡單的優(yōu)點。但此法生產(chǎn)的釩鋁合金回收率偏低，均勻性差，雜質(zhì)含量高，尤其是氣體雜質(zhì)（O、N）含量高，氧（O）含量為1%～2%甚至更高，同時在生產(chǎn)過程有大量煙霧排入大氣，環(huán)境污染嚴(yán)重。
2.2 兩步法
兩步法即鋁熱還原與真空感應(yīng)熔煉結(jié)合法，是在一步法的基礎(chǔ)上進行真空加鋁二次提純。兩步法釩鋁合金需要先經(jīng)過一步法獲得含釩85%以上的合金，然后在真空感應(yīng)爐里進行二次熔煉，熔煉時加入Al粉獲得不同含釩量的釩鋁合金，同時鋁的加入也進一步降低了氧含量（如圖2）。此工藝最早由德國電冶金公司在1950年提出，優(yōu)點是制備出的產(chǎn)品純度高、成分均勻、致密，氮、氧指標(biāo)明顯降低，氧含量能降低到0.06%。但兩步法工藝流程延長，設(shè)備上增加了造價不菲的真空熔煉設(shè)備，生產(chǎn)成本相應(yīng)增加，單爐次產(chǎn)量也較低。
