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，有利于結構復雜的航空航天器部件成型[1-3]。近年國產大飛機等飛行器的量產，高品質的釩鋁合金需求將會驟增。由于我國鈦工業起步較晚，釩鋁合金的生產技術尚不成熟，航空航天級釩鋁合金均依賴進口，因而制備出高品質釩鋁合金是現階段鈦工業迫切需要解決的難題。

1. 國內外生產技術現狀

鈦合金用釩鋁合金的質量要求是：純度高、成分均勻、夾雜少。從使用情況看，AlV55、AlV65是國內最為常用的釩鋁合金，AlV55多應用在民用鈦合金領域，而AlV65多應用在航空航天鈦合金中。

2. 釩鋁合金的制備工藝

釩鋁合金的傳統制備工藝有一步法、兩步法和真空法，近年也出現了在傳統工藝基礎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、發熱劑混合料裝入反應容器，在大氣常壓下進行鋁熱反應實現釩鋁合金的生產。一步法是目前最簡單的釩鋁合金生產工藝，具有生產規模大、設備簡單的優點。但此法生產的釩鋁合金回收率偏低，均勻性差，雜質含量高，尤其是氣體雜質（O、N）含量高，氧（O）含量為1%～2%甚至更高，同時在生產過程有大量煙霧排入大氣，環境污染嚴重。

2.2 兩步法

兩步法即鋁熱還原與真空感應熔煉結合法，是在一步法的基礎上進行真空加鋁二次提純。兩步法釩鋁合金需要先經過一步法獲得含釩85%以上的合金，然后在真空感應爐里進行二次熔煉，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。此工藝最早由德國電冶金公司在1950年提出，優點是制備出的產品純度高、成分均勻、致密，氮、氧指標明顯降低，氧含量能降低到0.06%。但兩步法工藝流程延長，設備上增加了造價不菲的真空熔煉設備，生產成本相應增加，單爐次產量也較低。

2.3 真空法（自燃燒法）

真空法是在真空條件下進行的一步法工藝，避免了坩堝雜質帶入，產品品質優良，但受限于設備產能，不利于大規模穩定化生產。

真空法是將烘干的V2O5和 Al粉混合并在低真空環境下點燃制取 AlV55 中間合金的工藝方法。真空法的造渣劑是CaO或CaF2，引燃劑是金屬Mg和粉狀KClO3（KClO3在常溫下穩定，在400 ℃以上則分解并放出氧氣），爐襯選用高純石墨。由于反應過程中燃燒速度可控性差，容易發生爆噴現象，因此在混料后增加壓制工序，增大了坯料密度，降低了反應速度，同時也增加了單爐產量。真空法使用的石墨坩堝除了壽命短外，使用不當還容易污染產品，引入新雜質。真空法生產的釩鋁合金純度高于鋁熱法，在成本上也低于兩步法。但是工藝中僅憑借反應自身的放熱來維持合金與熔渣的分離，而且無法控制熱量的穩定釋放，反應過程中存在爆噴現象，影響渣與合金的有效分離。因此所制產品的純度很大程度上受合金與渣分離速度和時間的限制。

2.4 電鋁熱法

電鋁熱法是在鋁熱法的基礎上發展出來的一種新型熱還原方法，電鋁熱法是用電來彌補金屬熱反應放熱不足部分的熱能。電鋁熱法可以使反應持續保持高溫狀態，使反應進行的更徹底、更穩定。傳統鋁熱法冶煉產生的爐渣含有較高的Al2O3，黏度高的爐渣帶走少量金屬使回收率降低，需要重熔回收利用金屬廢料。而使用電能則容易控制和提高金屬和爐渣溫度，從而使合金爐渣充分分離，降低合金中的雜質含量，使合金成分更均勻，降低進入爐渣的金屬損失。同時電鋁熱法可以使用不同粒度的原料，放寬了生產原料選擇范圍。電鋁熱法單爐冶煉量比較大，組批后產品的均一性大大提高。

2.5 微波法

微波是一種能量形式，但在介質中可以轉化為熱量而用于加熱。微波加熱可以使介質內、外部同時升溫，不存在溫度梯度，且避免了介質分布不均造成的過熱現象。有一些學者研究利用微波加熱方法制備釩鋁合金[9]。微波法以 V2O5和Al為原料，用微波預熱后采用引燃劑引燃，待反應結束后再次進行微波加熱。微波加熱有效提高了反應轉化率，得到的產物中非金屬夾雜物顆粒已經很少。微波法雖然仍需進一步擴展和驗證，但是由于具有節能環保等諸多優點，其作為實現綠色工藝的手段之一而受到人們的廣泛重視。