CN101618454B - 用于铝及铝合金的含钒细化剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
用于铝及铝合金的含钒细化剂，根据是否含碳或/和氮，有三种类型：1、铝1～99％，钒0.7～82.5％，碳0.1～17.0％；2、铝1～99％，钒0.7～81％，氮0.1～21.5％；3、铝1～98％，钒0.7～83％，氮0.1～20％，碳0.1～18％。上述含钒细化剂的制备方法有五种，第一种和第三种制备方法的工艺步骤：(1)配料，(2)混合与成型，(3)烧结。第二种制备方法的工艺步骤：(1)配料，(2)铝或铝合金熔化，(3)浇铸凝固。第四种和第五制备方法的工艺步骤：(1)配料，(2)混合与成型，(3)自蔓延合成。
Description
技术领域
本发明属于铝及铝合金的晶粒细化领域，涉及一种用于铝及铝合金的细化剂及其制备方法。
背景技术
细化晶粒获得细小均匀的等轴晶组织是提高铝及铝合金综合性能的重要手段之一，而向熔体中添加晶粒细化剂是最简便且有效的方法。CibulaA于20世纪40年代提出了关于铝合金晶粒细化机制的“碳化物-硼化物”理论。自20世纪60年代末起Al-Ti-B中间合金晶粒细化剂广泛用于铝及铝合金的工业生产，且至今都是工业生产中普遍采用的铝及铝合金细化剂，但该细化剂产生的TiB2粒子在铝液中易聚集、沉淀，不仅导致细化效果的衰退，特别是细化含Zr、Cr的铝合金时，易造成TiB2粒子“中毒”，甚至失去细化效果，而且由于TiB2粒子团尺寸较大，不利于铝箔等制品的后续加工，从而影响铝及铝合金综合性能。20世纪80年代Banerji和Reif等人制备出了Al-Ti-C中间合金细化剂，此种合金中的TiC粒子尺寸较小，且不像TiB2粒子那样易于聚集，因而在生产铝箔的时候更有潜力，但是TiC粒子却容易与铝熔体反应生成Al4C3，导致细化效果快速衰退，同时由于液态铝与碳的润湿性较差，致使Al-Ti-C中间合金的制备相对较难，这在很大程度上阻碍了该细化剂的发展。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一类用于铝及铝合金的含钒细化剂及其制备方法，以提高铝及铝合金的细化效果，改善液态铝与碳的润湿性。
本发明所述用于铝及铝合金的含钒细化剂，其组分均包括铝和钒，根据是否含碳或/和氮，有以下三种类型，但它们属于一个总的发明构思。
第一种含钒细化剂的组分及各组分的重量百分数为：铝1～99％，钒0.7～82.5％，碳0.1～17.0％；
第二种含钒细化剂的组分及各组分的重量百分数为：铝1～99％，钒0.7～81％，氮0.1～21.5％；
第三种含钒细化剂的组分及各组分的重量百分数为：铝1～98％，钒0.7～83％，氮0.1～20％，碳0.1～18％。
上述用于铝及铝合金的含钒细化剂中，钒的存在形式至少为：VCx，VNx，V(Cx，N1-x)，V(Cx，N1-x)+VN，V(Cx，N1-x)+VC中的一种，所述的VCx和VNx中，0＜x≤1，V(Cx，N1-x)中，0＜x＜1。
本发明所述用于铝及铝合金的含钒细化剂，其制备方法有以下五种。
1、第一种制备方法的工艺步骤：
(1)配料
原料为铝粉和含钒基料，按照上述三种含钒细化剂中任一种含钒细化剂所述的铝、钒、碳或/和氮的重量百分数计算和秤量所述原料；
(2)混合与成型
将步骤(1)配好的铝粉和含钒基料进行球磨，球磨时间以上述原料混合均匀为限，然后将混合均匀的原料压制成型或烘干后压制成型，形成压坯；
(3)烧结
将步骤(2)制备的压坯置于热处理炉中，在通入氮气或氩气或氢气的气氛下烧结，烧结温度300℃～750℃，保温时间0.5小时～3小时，保温结束后随炉冷却至100℃以下出炉，即得到用于铝及铝合金的含钒细化剂；
上述方法中，所述含钒基料为VCx、VNx、V(Cx，N1-x)中的至少一种，VCx和VNx中，0＜x≤1，V(Cx，N1-x)中，0＜x＜1。
上述方法中，所述热处理炉为感应加热炉或管式炉或回转炉或竖炉或摇炉或推板窑或隧道窑或马弗炉。
2、第二种制备方法的工艺步骤：
(1)配料
原料为铝或铝合金和含钒基料，按照上述三种含钒细化剂中任一种含钒细化剂所述的铝、钒、碳或/和氮的重量百分数计算和秤量所述原料；
(2)铝或铝合金熔化
将步骤(1)配好的铝或铝合金置于加热炉中，通氮气或氩气保护气氛或加覆盖剂，然后加热使其形成700℃～1000℃的熔融铝液，再将步骤(1)中称量好的含钒基料加入铝液中并搅拌，保温0.5小时～4小时；
(3)浇铸凝固
将步骤(2)制备的合金液浇铸成铸锭，冷却至室温后去掉铸锭表面的氧化皮，即得到用于铝及铝合金的含钒细化剂；
上述方法中，所述含钒基料为VCx、VNx、V(Cx，N1-x)中的至少一种，VCx和VNx中，0＜x≤1，V(Cx，N1-x)中，0＜x＜1。
上述方法中，述覆盖剂为氯化钾、氯化钠、氯化锂、氟化钾、硫酸氢钠中的至少一种。上述方法中，所述加热炉为感应加热炉或马弗炉。
3、第三种制备方法的工艺步骤：
(1)配料
原料为铝粉、含钒基料和碳质还原剂，按照上述三种含钒细化剂中任一种含钒细化剂所述的铝、钒、碳的重量百分数计算和秤量所述原料；
(2)混合与成型
将步骤(1)配好的铝粉、含钒基料和碳质还原剂进行球磨，球磨时间以上述原料混合均匀为限，然后将混合均匀的原料压制成型或烘干后压制成型，形成压坯；
(3)烧结
将步骤(2)制备的压坯置于还原反应炉中，并同时通入氮气或氨气，待排除炉内空气以后升温至500℃～650℃保温0.5小时～2小时，或在真空条件下升温至500℃～650℃保温0.5小时～2小时，并在到达保温温度时加入氮气或氨气或其混合气体，然后加热到900℃～1200℃保温1小时～5小时，保温结束后随炉冷却至100℃以下出炉，即得到用于铝及铝合金的含钒细化剂，
上述方法中，所述含钒基料为V2O5、V2O3、偏钒酸铵中的至少一种，所述碳质还原剂为炭黑、活性炭、石墨、木炭中的至少一种；
上述方法中，所述还原反应炉为真空管式炉或感应加热炉或管式炉或回转炉或竖炉或摇炉或推板窑或隧道窑。
4、第四种制备方法的工艺步骤：
(1)配料
原料为铝粉、含钒基料、碳质还原剂和自蔓延诱发剂，铝粉、含钒基料和碳质还原剂按照上述三种含钒细化剂中任一种含钒细化剂所述的铝、钒、碳的重量百分数计算和秤量所述原料，自蔓延诱发剂为上述三种原料(铝粉、含钒基料、碳质还原剂)总重量的0.1～5％；
(2)混合与成型
将步骤(1)配好的铝粉、含钒基料、碳质还原剂和自蔓延诱发剂进行球磨，球磨时间以所述原料混合均匀为限，然后将混合均匀的原料压制成型或烘干后压制成型，形成压坯；
(3)自蔓延合成
将步骤(2)制备的压坯置于加热炉炉中，通入氮气，在650℃～1000℃诱发自蔓延反应，反应完成后，随炉冷却至100℃以下出炉，即得到用于铝及铝合金的含钒细化剂。
5、第五种制备方法的工艺步骤：
(1)配料
原料为铝源、含钒基料、碳质还原剂和自蔓延诱发剂，铝源、含钒基料和碳质还原剂按照上述三种含钒细化剂中任一种含钒细化剂所述的铝、钒、碳的重量百分数计算和秤量所述原料，自蔓延诱发剂为上述三种原料(铝粉、含钒基料、碳质还原剂)总重量的0.1～5％；
(2)混合与成型
将步骤(1)配好的含钒基料、碳质还原剂和自蔓延诱发剂进行球磨，球磨时间以所述原料混合均匀为限，然后将混合均匀的原料压制成型或烘干后压制成型，形成压坯；
(3)自蔓延合成
将步骤(1)计量的铝源置于加热炉中形成700℃～1000℃的熔融铝液，将步骤(2)制备的压坯置于装有上述熔融铝液的加热炉中，保温1小时～4小时后浇铸成铸锭，冷却至室温后去掉铸锭表面的氧化皮，即得到用于铝及铝合金的含钒细化剂；上述方法中铝源为铝粉或铝锭或铝合金。
上述第四或第五种方法中，所述的含钒基料为钒、含钒氧化物中的至少一种，所述碳质还原剂为炭黑、活性炭、石墨、木炭粉中的至少一种，所述自蔓延诱发剂为镁粉、镁块、氯化钙、金属钙中的一种。
上述第第四或第五种方法中，所述加热炉为真空管式炉或感应加热炉或管式炉或回转炉或竖炉或摇炉或推板窑或隧道窑。
本发明具有以下有益效果：
1、由于本发明所述用于铝及铝合金的含钒细化剂中，钒的存在形式为钒的碳化物或/和钒的氮化物或/和钒的碳氮化物，因而能有效地细化铝及铝合金晶粒，不会导致细化效果衰退。实验表明，本发明所述含钒细化剂对铝及铝合金的晶粒细化效果优于Al-Ti-B细化剂。
2、由于引入了氮，不仅能提高细化剂的晶粒细化效果，而且大大改善了合金中碳与铝的润湿性，有利于含钒细化剂的制备，促进含钒细化剂的工业化生产和推广应用。
3、由于钒的碳化物、氮化物以及碳氮化物的生成温度较钛的碳化物、氮化物、碳氮化物低，因而能降低生产成本，节约能源。
4、本发明所述方法工艺简单，原料易于获取，因而便于工业化生产。
附图说明
图1是加入Al-Ti-B细化剂的铝锭表观形貌照片；
图2是加入本发明所述含钒细化剂的铝锭表观形貌照片。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明所述用于铝及铝合金的含钒细化剂及其制备方法作进一步说明。
实施例1
本实施例所用原料及工艺步骤如下：
原料为铝粉1g，V8C7粉末99g。将计量好的铝粉和V8C7粉末进行滚动球磨，球料质量比为6∶1，球磨时间以原料混合均匀为限(约10小时)，然后将混合均匀的原料压制成型，压坯尺寸为Ф1.6cm×2.5cm，继后将压坯放入管式炉或回转炉中，并通入氩气或氢气，流量3.3L/min，待通入氩气或氢气排除炉内空气后(约3min)加热至300℃并在300℃保温3h，保温结束后随炉冷却到100℃以下出炉，即得到用于铝及铝合金的含钒细化剂82.08％V-16.92％C-1％Al。
实施例2
本实施例所用原料及工艺步骤如下：
原料为铝粉2g，VN粉末98g。将计量好的铝粉和VN粉末进行滚动球磨，球料质量比为10∶1，球磨时间以原料混合均匀为限(约24小时)，然后将混合均匀的原料压制成型，压坯尺寸为Ф1.6cm×2.5cm，继后将压坯放入真空管式炉或感应加热炉或马弗炉中，并通入氮气，流量为3.3L/min，待通入氮气排除炉内空气后(约3min)加热至500℃并在500℃保温1h，保温结束后随炉冷却到100℃以下出炉，即得到用于铝及铝合金的含钒细化剂76.87％V-21.13％N-2％Al。
实施例3
本实施例所用原料及工艺步骤如下：
原料为铝粉1g，V(C0.5N0.5)粉末99g。将计量好的铝粉和V(C0.4N0.6)粉末进行滚动球磨，球料质量比为8∶1，球磨时间以原料混合均匀为限(约72小时)，然后将混合均匀的原料压制成型，压坯尺寸为Ф1.6cm×2.5cm，继后将压坯放入管式炉或回转炉中，并通入氩气或氢气，流量为3.3L/min，待通入氩气或氢气排除炉内空气后(约3min)加热至750℃并在750℃保温0.5h，保温结束后随炉冷却到100℃以下出炉，即得到用于铝及铝合金的含钒细化剂81.16％V-9.29％C-8.55％N-1％Al。
实施例4
本实施例所用原料及工艺步骤如下：
原料为铝粉60g，VC粉末10g，VN0.9430g粉末。将计量好的铝粉、VC粉末和VN0.9430g粉末进行滚动球磨，球料质量比为10∶1，球磨时间以原料混合均匀为限(约48小时)，然后将混合均匀的原料压制成型，压坯尺寸为Ф1.6cm×2.5cm，继后将压坯放入竖炉或摇炉或推板窑或隧道窑中，并通入氩气，流量为3.3L/min，待通入氩气排除炉内空气后(约3min)加热至550℃并在550℃保温2h，保温结束后随炉冷却到100℃以下出炉，即得到用于铝及铝合金的含钒细化剂31.94％V-1.9％C-6.16％N-60％Al。
实施例5
本实施例所用原料及工艺步骤如下：
原料为铝粉99g，VN粉末1g。将计量好的铝粉置于箱式加热炉中，并同时通入氮气或氩气，然后加热形成700℃的熔融铝液，再将称量好的VN粉末加入铝液中并搅拌均匀后，保温4h，保温结束后浇铸成铸锭，冷却至室温后去掉铸锭表面的氧化皮，即得到用于铝及铝合金的含钒细化剂0.79％V-0.21％N-99％ Al。
实施例6
本实施例所用原料及工艺步骤如下：
原料为ZAlCu4铝合金98g，VN粉末1g，VC粉末1g。将计量好的铝合金置于箱式加热炉中，并加入覆盖剂氯化钠和氯化钾各0.5g或氯化锂1g或氟化钾1g或硫酸氢钠1g，然后加热形成1000℃的熔融铝液，再将称量好的VN粉末和VC粉末加入铝液中并搅拌均匀后，保温0.5h，保温结束后浇铸成铸锭，冷却至室温后去掉铸锭表面的氧化皮，即得到用于铝及铝合金的含钒细化剂1.6％V-0.21％N-0.19％C-94.1％ Al-3.9％Cu。
实施例7
本实施例所用原料及工艺步骤如下：
原料为铝粉7g，V2O5粉末50g，木炭粉或活性炭20g。将计量好的铝粉、V2O5粉末和木炭粉或活性炭进行滚动球磨，球料质量比为5∶1，球磨时间以原料混合均匀为限(约10小时)，然后将混合均匀的原料压制成型，压坯尺寸为Ф1.6cm×2.5cm，继后将压坯放入感应加热炉或管式炉中，并同时通入氮气或氨气，流量保持在3.3L/min，待排除炉内空气以后加热至650℃并在650℃保温0.5h，保温时间届满后再升温至1200℃并在1200℃保温1h，保温结束后随炉冷却到100℃以下出炉，即得到用于铝及铝合金的含钒细化剂71.48％V-6.73％C-11.79％N-10％Al。
实施例8
本实施例所用原料及工艺步骤如下：
原料为铝粉20g，V2O3粉末25g，V2O5粉末30g，木炭粉7.21g和活性炭11.08g。将计量好的铝粉、V2O3粉末、V2O5粉末和木炭粉或活性炭进行滚动球磨，球料质量比为10∶1，球磨时间以原料混合均匀为限(约10小时)，然后将混合均匀的原料压制成型，压坯尺寸为Ф1.6cm×2.5cm，继后将压坯放入感应加热炉或管式炉中，并同时通入氮气或氨气，流量保持在3.3L/min，待排除炉内空气以后加热至580℃并在580℃保温1.2h，保温时间届满后再升温至1100℃并在1100℃保温2h，保温结束后随炉冷却到100℃以下出炉，即得到用于铝及铝合金的含钒细化剂53.90％V-3.81％C-18.18％N-31.91％Al。
实施例9
本实施例所用原料及工艺步骤如下：
原料为铝粉4.3g，偏钒酸铵粉末58.47g，碳黑或石墨粉16.2g。将计量好的铝粉、偏钒酸铵粉末和碳黑或石墨粉进行滚动球磨，球料质量比为10∶1，球磨时间以原料混合均匀为限(约72小时)，然后将混合均匀的原料压制成型，压坯尺寸为Ф1.6cm×2.5cm，继后将压坯放入真空管式炉中，抽高真空至10-2Pa后，加热至500℃并在500℃保温2h，并同时通入氮气0.025MPa，保温时间届满后再升温至950℃并在950℃保温5h，保温结束后随炉冷却到100℃以下出炉，即得到用于铝及铝合金的含钒细化剂69.65％V-0.20％C-0.95％N-11.76％Al。
实施例10
本实施例所用原料及工艺步骤如下：
原料为铝粉40g，钒粉末50.57g，炭黑或木炭粉5.96g，镁粉或镁块3g。将计量好的铝粉、钒粉末、炭黑或木炭粉和镁粉或镁块进行滚动球磨，球料质量比为10∶1，球磨时间以原料混合均匀为限(约12小时)，然后将混合均匀的原料压制成型，压坯尺寸为Ф1.6cm×2.5cm，继后将压坯烘干后置于感应加热炉或管式炉中，并同时通入氮气，流速为3.3L/min，使体系处于氮气的保护气氛中，升温至1000℃诱发自蔓延反应，反应完成后随炉冷却至100℃以下出炉，即得到用于铝及铝合金的含钒细化剂50.57％V-5.96％C-3.47％N-40％Al。
实施例11
本实施例所用原料及工艺步骤如下：
原料为铝粉100g，V2O3粉末28g，钒粉末2g，活性炭3.97g，石墨粉5.24g，镁粉或镁块3g。将计量好的铝粉、V2O3粉末、钒粉末、活性炭，石墨粉和镁粉或镁块进行滚动球磨，球料质量比为8∶1，球磨时间以原料混合均匀为限(约20小时)，然后将混合均匀的原料压制成型，压坯尺寸为Ф1.6cm×2.5cm，继后将压坯烘干后置于竖炉或摇炉或推板窑或隧道窑中，并同时通入氮气，流速为3.3L/min，使体系处于氮气的保护气氛中，升温至650℃诱发自蔓延反应，反应完成后随炉冷却至100℃以下出炉，即得到用于铝及铝合金的含钒细化剂16.39％V-1.93％C-2.57％N-79.11％Al。
实施例12
本实施例所用原料及工艺步骤如下：
原料为铝粉99g，V2O5粉末1.48g，活性炭或石墨粉0.66g，氯化钙2.5g。将计量好的V2O5粉末、活性炭或石墨粉和氯化钙进行滚动球磨，球料质量比为6∶1，球磨时间以原料混合均匀为限(约10小时)，然后将混合均匀的原料压制成型并烘干，压坯尺寸为Ф1.0cm×2.0cm。将计量好的铝粉置于马弗炉中加热至形成1000℃熔融铝液，然后将压坯置于装有1000℃的熔融铝液的马弗炉中(利用熔融铝液的温度诱发自蔓延反应)，在1000℃保温1h，保温结束后浇铸成铸锭，冷却至室温后去掉铸锭表面的氧化皮，即得到用于铝及铝合金的含钒细化剂0.83％V-0.17％C-99％ Al。
实施例13
本实施例所用原料及工艺步骤如下：
原料为铝粉90g，V2O3粉末2g，碳黑或木炭粉0.76g，钙1g。将计量好的V2O3粉末、碳黑或木炭粉和钙进行滚动球磨，球料质量比为6∶1，球磨时间以原料混合均匀为限(约10小时)，然后将混合均匀的原料压制成型，压坯尺寸为Ф1.0cm×2.0cm。将计量好的铝粉置于马弗炉中加热至形成700℃熔融铝液，然后将压坯烘干后置于装有700℃的熔融铝液的马弗炉中(利用熔融铝液的温度诱发自蔓延反应)，在700℃保温4h，保温结束后后浇铸成铸锭，冷却至室温后去掉铸锭表面的氧化皮，即得到用于铝及铝合金的含钒细化剂1.48％V-0.31％C-98.21％Al。
实施例14
在两个箱式加热炉中分别放入300g铝块，然后将两个箱式炉的炉温均升温至725℃，待铝块完全熔融后，向一个箱式炉中加入1.5g细化剂71.70％Ti-8.09％B-20.21％Al，向另一个箱式炉中加入1.5g细化剂71.48％V-6.73％C-11.79％N-10％Al(本专利申请实施例7制备的含钒细化剂)经保温2min后浇铸成铝锭，冷却至室温后去掉铝锭表面的氧化皮，分别对铝锭的截面进行拍照，所获照片如图1、图2所示，图1是加入Al-Ti-B细化剂的铝锭表观形貌照片；图2是加入本发明所述含钒细化剂的铝锭表观形貌照片。将两张照片相比较可以看出，图1中铝锭截面显示的晶粒明显比图2中铝锭截面显示的晶粒粗大。该实验表明，本发明所述含钒细化剂对铝及铝合金的晶粒细化效果优于Al-Ti-B细化剂。
Claims (8)
1.用于铝及铝合金的含钒细化剂，其特征在于所述细化剂的组分及各组分的重量百分数为：
或铝1～99％，钒0.7～82.5％，碳0.1～17.0％；
或铝1～99％，钒0.7～81％，氮0.1～21.5％；
或铅1～98％，钒0.7～83％，氮0.1～20％，碳0.1～18％。
2.一种用于铝及铝合金的含钒细化剂的制备方法，其特征在于工艺步骤如下：
(1)配料
原料为铝粉和含钒基料，按照权利要求1中所述的铝、钒、碳或/和氮的重量百分数计算和秤量所述原料；
(2)混合与成型
将步骤(1)配好的铝粉和含钒基料进行球磨，球磨时间以上述原料混合均匀为限，然后将混合均匀的原料压制成型或烘干后压制成型，形成压坯；
(3)烧结
将步骤(2)制备的压坯置于热处理炉中，在通入氮气或氩气或氢气的气氛下烧结，烧结温度300℃～750℃，保温时间0.5小时～3小时，保温结束后随炉冷却至100℃以下出炉，即得到用于铝及铝合金的含钒细化剂；
上述方法中，所述含钒基料为VCx、VNx、V(Cx，N1-x)中的至少一种，VCx和VNx中，0＜x≤1，V(Cx，N1-x)中，0＜x＜1。
3.一种用于铝及铝合金的含钒细化剂的制备方法，其特征在于工艺步骤如下：
(1)配料
原料为铝或铝合金和含钒基料，按照权利要求1中所述的铝、钒、碳或/和氮的重量百分数计算和秤量所述原料；
(2)铝或铝合金熔化
将步骤(1)配好的铝或铝合金置于加热炉中，并通保护气体氮气或氩气或加覆盖剂，然后加热使其形成700℃～1000℃的熔融铝液，再将步骤(1)中称量好的含钒基料加入铝液中并搅拌均匀后，保温0.5小时～4小时；
(3)浇铸凝固
将步骤(2)制备的合金液浇铸成铸锭，冷却至室温后去掉铸锭表面的氧化皮，即得到用于铝及铝合金的含钒细化剂；
上述方法中，所述含钒基料为VCx、VNx、V(Cx，N1-x)中的至少一种，VCx和VNx中，0＜x≤1，V(Cx，N1-x)中，0＜x＜1。
4.根据权利要求3所述的用于铝及铝合金的含钒细化剂的制备方法，其特征在于所述覆盖剂为氯化钾、氯化钠、氯化锂、氟化钾、硫酸氢钠中的至少一种。
5.一种用于铝及铝合金的含钒细化剂的制备方法，其特征在于工艺步骤如下：
(1)配料
原料为铝粉、含钒基料和碳质还原剂，按照下述铝、钒、氮、碳的重量百分数计算和秤量所述原料：铝1～98％，钒0.7～83％，氮0.1～20％，碳0.1～18％；
(2)混合与成型
将步骤(1)配好的铝粉、含钒基料和碳质还原剂进行球磨，球磨时间以上述原料混合均匀为限，然后将混合均匀的原料压制成型或烘干后压制成型，形成压坯；
(3)烧结
将步骤(2)制备的压坯置于还原反应炉中，并同时通入氮气或氨气，待排除炉内空气以后升温至500℃～650℃保温0.5小时～2小时，或在真空条件下升温至500℃～650℃保温0.5小时～2小时，并在到达保温温度时加入氮气或氨气或其混合气体，然后加热到900℃～1200℃保温1小时～5小时，保温结束后随炉冷却至100℃以下出炉，即得到用于铝及铝合金的含钒细化剂，
上述方法中，所述含钒基料为V2O5、V2O3、偏钒酸铵中的至少一种，所述碳质还原剂为炭黑、活性炭、石墨、木炭中的至少一种。
6.一种用于铝及铝合金的含钒细化剂的制备方法，其特征在于工艺步骤如下：
(1)配料
原料为铝粉、含钒基料、碳质还原剂和自蔓延诱发剂，铝粉、含钒基料和碳质还原剂按照下述铝、钒、氮、碳的重量百分数计算和秤量：铝1～98％，钒0.7～83％，氮0.1～20％，碳0.1～18％，自蔓延诱发剂为上述三种原料总重量的0.1～5％；
(2)混合与成型
将步骤(1)配好的铝粉、含钒基料、碳质还原剂和自蔓延诱发剂进行球磨，球磨时间以所述原料混合均匀为限，然后将混合均匀的原料压制成型或烘干后压制成型，形成压坯；
(3)自蔓延合成
将步骤(2)制备的压坯置于加热炉中，通入氮气，在650℃～1000℃诱发自蔓延反应，反应完成后，随炉冷却至100℃以下出炉，即得到用于铝及铝合金的含钒细化剂。
7.一种用于铝及铝合金的含钒细化剂的制备方法，其特征在于工艺步骤如下：
(1)配料
原料为铝源、含钒基料、碳质还原剂和自蔓延诱发剂，铝源、含钒基料和碳质还原剂按照下述铝、钒、碳的重量百分数计算和秤量：铝1～99％，钒0.7～82.5％，碳0.1～17.0％，自蔓延诱发剂为上述三种原料总重量的0.1～5％；
(2)混合与成型
将步骤(1)配好的含钒基料、碳质还原剂和自蔓延诱发剂进行球磨，球磨时间以所述原料混合均匀为限，然后将混合均匀的原料压制成型或烘干后压制成型，形成压坯；
(3)自蔓延合成
将步骤(1)计量的铝源置于加热炉中形成700℃～1000℃的熔融铝液，将步骤(2)制备的压坯置于装有上述熔融铝液的加热炉中，保温1小时～4小时后浇铸成铸锭，冷却至室温后去掉铸锭表面的氧化皮，即得到用于铝及铝合金的含钒细化剂；上述方法中铝源为铝粉或铝锭或铝合金。
8.根据权利要求6或7所述的用于铝及铝合金的含钒细化剂的制备方法，其特征在于所述的含钒基料为钒、含钒氧化物中的至少一种，所述碳质还原剂为炭黑、活性炭、石墨、木炭粉中的至少一种，所述自蔓延诱发剂为镁粉、镁块、氯化钙、金属钙中的至少一种。
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