RU2587700C1 - Способ получения лигатуры алюминий-скандий-иттрий - Google Patents
Способ получения лигатуры алюминий-скандий-иттрий Download PDFInfo
- Publication number
- RU2587700C1 RU2587700C1 RU2014151585/02A RU2014151585A RU2587700C1 RU 2587700 C1 RU2587700 C1 RU 2587700C1 RU 2014151585/02 A RU2014151585/02 A RU 2014151585/02A RU 2014151585 A RU2014151585 A RU 2014151585A RU 2587700 C1 RU2587700 C1 RU 2587700C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- fluoride
- scandium
- yttrium
- aluminium
- aluminum
- Prior art date
Links
- -1 aluminium-scandium-yttrium Chemical compound 0.000 title claims abstract description 16
- 238000000034 method Methods 0.000 title abstract description 29
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 25
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 24
- TWRXJAOTZQYOKJ-UHFFFAOYSA-L Magnesium chloride Chemical class [Mg+2].[Cl-].[Cl-] TWRXJAOTZQYOKJ-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims abstract description 20
- NROKBHXJSPEDAR-UHFFFAOYSA-M potassium fluoride Chemical class [F-].[K+] NROKBHXJSPEDAR-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims abstract description 18
- 230000004907 flux Effects 0.000 claims abstract description 17
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 claims abstract description 16
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 14
- KLZUFWVZNOTSEM-UHFFFAOYSA-K Aluminium flouride Chemical class F[Al](F)F KLZUFWVZNOTSEM-UHFFFAOYSA-K 0.000 claims abstract description 13
- 239000011698 potassium fluoride Chemical class 0.000 claims abstract description 13
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 12
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims abstract description 12
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims abstract description 12
- OEKDNFRQVZLFBZ-UHFFFAOYSA-K scandium fluoride Chemical class F[Sc](F)F OEKDNFRQVZLFBZ-UHFFFAOYSA-K 0.000 claims abstract description 12
- RBORBHYCVONNJH-UHFFFAOYSA-K yttrium(iii) fluoride Chemical class F[Y](F)F RBORBHYCVONNJH-UHFFFAOYSA-K 0.000 claims abstract description 12
- 229910001629 magnesium chloride Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims abstract description 9
- 239000006260 foam Substances 0.000 claims abstract description 9
- 235000003270 potassium fluoride Nutrition 0.000 claims abstract description 9
- 229940105963 yttrium fluoride Drugs 0.000 claims abstract description 9
- 229910000946 Y alloy Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 8
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 claims abstract description 7
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 229910001507 metal halide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 150000005309 metal halides Chemical class 0.000 claims abstract description 7
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 6
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 5
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims abstract description 5
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims abstract description 5
- 150000002222 fluorine compounds Chemical class 0.000 claims abstract description 4
- IRPGOXJVTQTAAN-UHFFFAOYSA-N 2,2,3,3,3-pentafluoropropanal Chemical compound FC(F)(F)C(F)(F)C=O IRPGOXJVTQTAAN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 abstract description 11
- 230000008569 process Effects 0.000 abstract description 9
- 229910000861 Mg alloy Inorganic materials 0.000 abstract description 4
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 abstract description 4
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 abstract description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 abstract description 2
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 abstract description 2
- GANNOFFDYMSBSZ-UHFFFAOYSA-N [AlH3].[Mg] Chemical compound [AlH3].[Mg] GANNOFFDYMSBSZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- 239000004411 aluminium Substances 0.000 abstract 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 229910052706 scandium Inorganic materials 0.000 description 18
- 235000002639 sodium chloride Nutrition 0.000 description 17
- SIXSYDAISGFNSX-UHFFFAOYSA-N scandium atom Chemical compound [Sc] SIXSYDAISGFNSX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 14
- 229910052727 yttrium Inorganic materials 0.000 description 13
- WCUXLLCKKVVCTQ-UHFFFAOYSA-M Potassium chloride Chemical class [Cl-].[K+] WCUXLLCKKVVCTQ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 10
- PUZPDOWCWNUUKD-UHFFFAOYSA-M sodium fluoride Chemical compound [F-].[Na+] PUZPDOWCWNUUKD-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 10
- VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N yttrium atom Chemical compound [Y] VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 8
- 235000011164 potassium chloride Nutrition 0.000 description 6
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 5
- 239000001103 potassium chloride Substances 0.000 description 5
- HYXGAEYDKFCVMU-UHFFFAOYSA-N scandium oxide Chemical compound O=[Sc]O[Sc]=O HYXGAEYDKFCVMU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000011775 sodium fluoride Substances 0.000 description 5
- 235000013024 sodium fluoride Nutrition 0.000 description 5
- 229910016569 AlF 3 Inorganic materials 0.000 description 4
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 4
- LUKDNTKUBVKBMZ-UHFFFAOYSA-N aluminum scandium Chemical compound [Al].[Sc] LUKDNTKUBVKBMZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 4
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 4
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 4
- SNAAJJQQZSMGQD-UHFFFAOYSA-N aluminum magnesium Chemical compound [Mg].[Al] SNAAJJQQZSMGQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 3
- 229910000765 intermetallic Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 3
- 239000011833 salt mixture Substances 0.000 description 3
- 229910018134 Al-Mg Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910018467 Al—Mg Inorganic materials 0.000 description 2
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-M Fluoride anion Chemical compound [F-] KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005275 alloying Methods 0.000 description 2
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 2
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 2
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 2
- 150000004820 halides Chemical class 0.000 description 2
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000009257 reactivity Effects 0.000 description 2
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 2
- 150000003748 yttrium compounds Chemical class 0.000 description 2
- 229910016036 BaF 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910004261 CaF 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001018 Cast iron Inorganic materials 0.000 description 1
- YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N Fluorine atom Chemical compound [F] YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 150000001805 chlorine compounds Chemical class 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000007872 degassing Methods 0.000 description 1
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 238000004070 electrodeposition Methods 0.000 description 1
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 1
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 description 1
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 239000004570 mortar (masonry) Substances 0.000 description 1
- 238000013021 overheating Methods 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011591 potassium Substances 0.000 description 1
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 238000007670 refining Methods 0.000 description 1
- 150000003325 scandium Chemical class 0.000 description 1
- 239000002893 slag Substances 0.000 description 1
- 159000000000 sodium salts Chemical class 0.000 description 1
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 1
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C1/00—Making non-ferrous alloys
- C22C1/02—Making non-ferrous alloys by melting
- C22C1/03—Making non-ferrous alloys by melting using master alloys
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C21/00—Alloys based on aluminium
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области металлургии цветных металлов и может быть использовано для производства лигатуры алюминий-скандий-иттрий, применяемой для модифицирования алюминиевых сплавов. Способ получения лигатуры алюминий-скандий-иттрий включает приготовление флюса, содержащего смесь солей фторида иттрия, фторида алюминия, фторида скандия, фторида калия, хлорида магния, плавление алюминиевого сплава и флюса и осуществление высокотемпературной обменной реакции фторида скандия с алюминием в среде расплавленных галогенидов металлов, при этом флюс содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%: фторид иттрия 3-10, фторид алюминия 11-15, фторид скандия 21-24, фторид калия 13-20, хлорид магния - остальное, причем в качестве восстановителя используют алюминиево-магниевый сплав, содержащий от 15 до 30% магния, который подают через приемник на пенокерамические фильтры через расплавленные фториды во встречном потоке аргона, выдерживают в тигле и затем разделяют расплав солей и алюминиево-скандиево-иттриевый сплав. Изобретение направлено на получение слитков лигатуры с равноосной мелкозернистой структурой, стабилизацию и упрощение процесса. 3 пр., 1 ил.
Description
Изобретение относится к области металлургии цветных металлов и может быть использовано для производства лигатуры алюминий-скандий-иттрий, применяемой для модифицирования алюминиевых сплавов.
Известен способ получения лигатуры скандий-алюминий (его варианты) (патент RU №2124574, опубл. 10.01.1999 г.), включающий алюминотермическое восстановление в среде расплавленных галогенидов металлов.
Недостатком данного способа является то, что процесс проводят не в инертной атмосфере. Это приводит к увеличению времени контакта солевого расплава, содержащего скандий с расплавленным алюминием и кислородом воздуха. При этом скандий может переходить в шлак в форме оксифторида (ScOF), который плохо растворим в солевом расплаве - это объясняет невысокий выход по скандию, равный 77%.
Известен способ получения алюминий-скандиевой лигатуры (патент RU №2218436, опубл. 10.12.2003 г.), включающий восстановление фторсодержащих соединений скандия с алюминием в присутствии хлоридов и фторидов калия и натрия при нагревании под слоем покровного флюса из хлоридов натрия и калия, отличающееся тем, что перед восстановлением смешивают гранулы металлического алюминия с размером частиц 2-7 мм с гексафторскандиатом натрия и фторидом натрия, взятых в соотношении (вес): гранулы алюминия:гексафторскандиат натрия:фторид натрия, равном (8,7-9,1):1:(1,2-1,8).
Недостатком данного способа является невысокое извлечение за счет окисления скандия кислородом оксидной пленки алюминия при длительной выдержке расплава (60-90 мин). Для реализации способа требуются энергоемкие предварительные операции по тщательному перемешиванию шихты.
Известен способ получения лигатуры алюминий-скандий (варианты) (патент RU №2213795, опубл. 10.10.2003 г.), включающий высокотемпературную обменную реакцию фторида или оксида скандия с алюминием в среде расплавленных галогенидов металлов, а именно в присутствии фторида скандия, хлорида калия, фторида натрия или оксида скандия, фторида алюминия, фторида натрия и хлорида калия или фторскандиата щелочного или щелочноземельного элемента и хлорида калия или натрия с использованием покровного флюса, содержащего хлорид калия и хлорид натрия, в температурном интервале 850-1050°C с выдержкой 15-30 минут.
Недостатком способа является использование солей натрия, которые в процессе высокотемпературных обменных реакций попадают в получаемый сплав алюминия.
Известен способ производства алюминиево-скандиевой лигатуры (патент WO №2006079353, опубл. 25.01.2005 г.), включающий катодное осаждение алюминия и скандия с использованием параметров процесса электролиза для производства электролитическим способом алюминия и оксида скандия или скандиевых солей, растворенных в криолит-глиноземном расплаве.
Недостатком способа является низкая растворимость оксида скандия в криолит-глиноземном расплаве, что приводит к большим потерям скандия. Лигатура в электролизере получается в результате алюмотермического восстановления скандия из электролита на границе с металлом, а не при электрохимическом осаждении скандия с алюминием, т.к. промышленная плотность тока на катоде недостаточна для реализации процесса восстановления.
Известен способ получения лигатуры алюминий-скандий, флюс для получения лигатуры и устройство для осуществления способа (патент RU №2361941, опубл. 20.07.2009 г.), принятый за прототип, включающий высокотемпературную обменную реакцию фторида или оксида скандия с алюминием в среде расплавленных галогенидов металлов.
Недостатком способа является неоднородность получаемой продукции, относительно невысокое извлечение скандия в лигатуру (83,7% среднее), наряду с перегревом расплава алюминия за счет того, что тигель с расплавами галогенидов требует более высокой температуры для расплавления его содержимого, это приводит к угару металла.
Техническим результатом изобретения является получение слитков лигатуры алюминий-скандий-иттрий с равноосной мелкозернистой структурой, стабилизация и упрощение процесса.
Технический результат достигается тем, что используют флюс, содержащий фторид иттрия, фторид алюминия, фторид скандия, фторид калия и хлорид магния при следующем соотношении компонентов, мас. %: фторид иттрия от 3 до 10, фторид алюминия от 11 до 15, фторид скандия от 21 до 24, фторид калия от 13 до 20, хлорид магния остальное, при этом в качестве восстановителя используют алюминиево-магниевый сплав, содержащий от 15 до 30% магния, который подают через приемник на пенокерамические фильтры через расплавленные фториды во встречном потоке аргона, выдерживают в тигле и затем разделяют расплав солей и алюминиево-скандиево-иттриевый сплав.
Способ поясняется чертежом:
фиг. 1 - таблица с исходными данными и результатами процесса получения лигатуры алюминий-скандий-иттрий высокотемпературной обменной реакцией.
Способ обеспечивает получение тонкодисперсной гомогенной лигатуры с равномерным распределением интерметаллидов алюминия (Al3Sc, Al3Y) по всему объему. В случае наличия в шихте соединений иттрия синтезируются игольчатые кристаллы, состоящие из Al3Y и Mg5Y24. Синтезируемые многочисленные тонкие образования интерметаллидов иттрия характеризуются постепенным увеличением содержания иттрия от границы матрицы к центру кристалла. На основе синтезированной лигатуры Al-Mg-Sc-Y получены алюминиевые сплавы с тонкой микроструктурой и повышенными прочностными характеристиками (на 100 МПа выше стандартных).
Использование выбранного флюса обусловлено следующим.
Фторид алюминия, входящий в состав выбранного флюса, обладает высокой рафинирующей способностью по отношению к алюминию и его сплавам.
Хлорид магния, входящий в состав выбранного флюса, обладает относительно высокой реакционной способностью к алюминию. В порядке возрастающей реакционной способности по отношению к алюминию эти соли располагаются в ряд: BaCl2, KCl, CaF2, СаС12, BaF2, NaCl, MgF2, NaF, KF, MgCl2, AlF3 [Г.В. Галевский, H.M. Кулагин, М.Я. Минцис, Металлургия вторичного алюминия, 1998].
Фторид калия, входящий в состав выбранного флюса, имеет относительно невысокую летучесть при температуре проведения процесса.
Аргон пропускают встречным потоком через расплав галогенидов металлов в качестве защитной атмосферы расплава, а также для дегазации последнего.
Способ получения лигатуры алюминий-скандий-иттрий осуществляется следующим образом. Проводится металлотермическое восстановление фторидно-хлоридного расплава металлов, содержащего, мас. %: фторид иттрия от 3 до 10, фторид алюминия от 11 до 15, фторид скандия от 21 до 24, фторид калия от 13 до 20, хлорид магния - остальное, сплавом алюминий-магний, содержащим от 15 до 30% Mg. Восстановление фторидов скандия и иттрия сплавом Al-Mg в предлагаемом процессе осуществляется в основном магнием, более активным элементом, чем алюминий, благодаря чему усвоение скандия и иттрия возрастает. Поэтому в качестве восстановителя используют сплав алюминий-магний, в котором алюминий играет роль коллектора, а магний - восстановителя.
Готовят смесь прогретых солей, содержащую фторид алюминия, фторид скандия, фторид иттрия, хлорид натрия и хлорид магния при следующем соотношении компонентов, мас. %: фторид иттрия от 3 до 10, фторид алюминия от 11 до 15, фторид скандия от 21 до 24, фторид калия от 13 до 20, хлорид магния - остальное. Предварительно расплавляем сплав Al-Mg. Затем приготовленную шихту, состоящую из галогенидов металлов, помещают в пространство между пенокерамическими фильтрами и включают нагревательное устройство и при достижении температуры 760-790°C на поверхность пенокерамического фильтра подают алюминиевый сплав, через который встречным потоком пропускают аргон через расплавленные фториды скандия и иттрия. С выдержкой при температуре 760-790°C 10-15 мин затем разделяют расплав солей и образовавшийся алюминиево-скандиево-иттриевый сплав. Таким образом синтезируется четверная лигатура Al-Mg-Sc-Y, которая обладает более низкой температурой плавления, чем тройная - Al-Sc-Y и двойная - Al-Sc.
Предлагаемый способ поясняется следующими примерами.
Пример 1. Готовят смесь прогретых солей (фиг. 1): 41,6 г MgCl2 (52 мас. %), 16,8 г ScF3 (21 мас. %), 10,4 г KF (13 мас. %), 8,8 г AlF3 (11 мас. %), 2,4 г YF3 (3 мас. %). Смесь перемешивают и растирают в ступе. Затем приготовленную шихту, состоящую из галогенидов металлов, помещают в пространство между пенокерамическими фильтрами и включают нагревательное устройство и при достижении температуры 760-790°C на поверхность пенокерамического фильтра, через который встречным потоком пропускают аргон через расплавленные фториды скандия и иттрия, подают расплавленный алюминиевый сплав (255 г.). С выдержкой при температуре 760-790°C 10-15 мин расплав солей сливают в тигель и отдельно сливают алюминиево-скандиево-иттриевый сплав в изложницу из чугуна.
Охлажденный слиток алюминиевого сплава (лигатуры) отмывают от остатков солей в вибрационной ванне со слабой соляной кислотой (1-5%) и анализируют.
Получены следующие результаты:
Исходное содержание Sc в смеси солей (по расчету) - 7,41 г.
Исходное содержание Y в смеси солей (по расчету) - 1,46 г.
Содержание в лигатуре 2,51% Sc.
Содержание в лигатуре 0,48% Y.
Получено лигатуры - 252,4 г.
Всего перешло в лигатуру Sc 0,025·252,4=6,3 г или 85% от исходного.
Всего перешло в лигатуру Y 0,0048·252,4=1,21 г или 83% от исходного.
Пример 2. Способ осуществляют, как описано в примере 1. Состав исходного флюса (фиг. 1):44,0 г MgCl2 (44 мас. %), 22,0 г ScF3 (22 мас. %), 15,0 г KF (15 мас. %), 12,0 г AlF3 (12 мас. %), 7,0 г YF3 (7 мас. %) и алюминиевого сплава берут 300 г. Выдержка после пропускания через пенокерамические фильтры составляет 10 мин.
Получены следующие результаты:
Исходное содержание Sc в смеси солей (по расчету) - 9,71 г.
Исходное содержание Y в смеси солей (по расчету) - 4,27 г.
Содержание в лигатуре 2,86% Sc.
Содержание в лигатуре 1,20% Y.
Получено лигатуры - 298,3 г.
Всего перешло в лигатуру Sc 0,0286-298,3=8,53 г или 87% от исходного.
Всего перешло в лигатуру Y 0,012-298,3=3,58 г или 83% от исходного.
Пример 3. Способ осуществляют, как описано в примере 1. Состав исходного флюса (фиг. 1): 15,5 г MgCl2 (31 мас. %), 12,0 г ScF3 (24 мас. %), 10,0 г KF (20 мас. %), 7,5 г AlF3 (15 мас. %), 5,0 г YF3 (10 мас. %) и алюминиевого сплава берут 215 г. Выдержка после пропускания через пенокерамические фильтры составляет 10 мин.
Получены следующие результаты:
Исходное содержание Sc в смеси солей (по расчету) - 5,29 г.
Исходное содержание Y в смеси солей (по расчету) - 3,05 г.
Содержание в лигатуре 2,08% Sc.
Содержание в лигатуре 1,17% Y.
Получено лигатуры - 214,4 г.
Всего перешло в лигатуру Sc 0,0208-214,4=4,46 г или 83% от исходного.
Всего перешло в лигатуру Y 0,0117-214,4=2,51 г или 82% от исходного.
Легирование алюминия иттрием повышает на 7,5% электропроводность изготовленных из него проводов. Иттрий имеет высокие предел прочности и температуру плавления, поэтому способен создать значительную конкуренцию в любых областях применения ввиду того, что большинство сплавов с иттрием обладает большей прочностью, чем сплавы без иттрия. У сплавов с иттрием отсутствует «ползучесть» под нагрузкой, которая ограничивает области применения сплавов без иттрия.
При наличии в шихте соединений иттрия синтезируются игольчатые кристаллы, состоящие из Al3Y. Путем изменения состава исходных реагентов, добавок легирующих редких элементов, выбора различных технологических режимов процесса (температуры, перемешивания и др.) можно заранее прогнозировать технологические характеристики синтезируемых лигатур на основе алюминия. Вследствие того, что поверхности эндогенно образованных интерметаллидов свободны от примесей и обладают повышенной активностью, образуются материалы с более высокими технологическими свойствами.
Claims (1)
- Способ получения лигатуры алюминий-скандий-иттрий, включающий приготовление флюса, содержащего смесь солей, плавление флюса и сплава на основе алюминия и осуществление высокотемпературной обменной реакции фторида скандия с алюминием в среде расплавленных галогенидов металлов, отличающийся тем, что готовят флюс, содержащий фторид алюминия, фторид скандия, фторид калия, фторид иттрия и хлорид магния при следующем соотношении компонентов, мас.%:
фторид иттрия 3-10 фторид алюминия 11-15 фторид скандия 21-24 фторид калия 13-20 хлорид магния остальное,
плавление флюса осуществляют со сплавом на основе алюминия, содержащим от 15 до 30% магния, который подают через приемник на пенокерамические фильтры через расплавленные фториды во встречном потоке аргона, выдерживают в тигле и затем разделяют расплав солей и алюминиево-скандиево-иттриевую лигатуру.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014151585/02A RU2587700C1 (ru) | 2014-12-18 | 2014-12-18 | Способ получения лигатуры алюминий-скандий-иттрий |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014151585/02A RU2587700C1 (ru) | 2014-12-18 | 2014-12-18 | Способ получения лигатуры алюминий-скандий-иттрий |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2587700C1 true RU2587700C1 (ru) | 2016-06-20 |
Family
ID=56132319
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2014151585/02A RU2587700C1 (ru) | 2014-12-18 | 2014-12-18 | Способ получения лигатуры алюминий-скандий-иттрий |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2587700C1 (ru) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2716727C1 (ru) * | 2019-08-16 | 2020-03-16 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт высокотемпературной электрохимии Уральского отделения Российской Академии наук | Электролитический способ получения лигатур алюминия из оксидного сырья |
| US10988830B2 (en) | 2018-01-16 | 2021-04-27 | Scandium International Mining Corporation | Scandium master alloy production |
| CN113502395A (zh) * | 2021-06-25 | 2021-10-15 | 广西大学 | 一种铝热还原法制备铝钇稀土中间合金的方法 |
| US11384412B2 (en) | 2018-01-16 | 2022-07-12 | Scandium International Mining Corporation | Direct scandium alloying |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003171724A (ja) * | 2001-12-07 | 2003-06-20 | Aomori Prefecture | Ａｌ−Ｓｃ母合金の製造法およびその方法によって得られたＡｌ−Ｓｃ母合金 |
| RU2361941C2 (ru) * | 2007-06-06 | 2009-07-20 | Институт химии твердого тела Уральского отделения Российской Академии наук | Способ получения лигатуры алюминий-скандий, флюс для получения лигатуры и устройство для осуществления способа |
| RU2426807C2 (ru) * | 2009-09-17 | 2011-08-20 | Закрытое акционерное общество "Далур" | Способ получения алюминиево-скандиевой лигатуры для сплавов на основе алюминия |
| CN102220502A (zh) * | 2011-05-26 | 2011-10-19 | 中国地质科学院矿产综合利用研究所 | 一种铝钙合金热还原制备铝钪中间合金的方法 |
-
2014
- 2014-12-18 RU RU2014151585/02A patent/RU2587700C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003171724A (ja) * | 2001-12-07 | 2003-06-20 | Aomori Prefecture | Ａｌ−Ｓｃ母合金の製造法およびその方法によって得られたＡｌ−Ｓｃ母合金 |
| RU2361941C2 (ru) * | 2007-06-06 | 2009-07-20 | Институт химии твердого тела Уральского отделения Российской Академии наук | Способ получения лигатуры алюминий-скандий, флюс для получения лигатуры и устройство для осуществления способа |
| RU2426807C2 (ru) * | 2009-09-17 | 2011-08-20 | Закрытое акционерное общество "Далур" | Способ получения алюминиево-скандиевой лигатуры для сплавов на основе алюминия |
| CN102220502A (zh) * | 2011-05-26 | 2011-10-19 | 中国地质科学院矿产综合利用研究所 | 一种铝钙合金热还原制备铝钪中间合金的方法 |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10988830B2 (en) | 2018-01-16 | 2021-04-27 | Scandium International Mining Corporation | Scandium master alloy production |
| US11384412B2 (en) | 2018-01-16 | 2022-07-12 | Scandium International Mining Corporation | Direct scandium alloying |
| RU2716727C1 (ru) * | 2019-08-16 | 2020-03-16 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт высокотемпературной электрохимии Уральского отделения Российской Академии наук | Электролитический способ получения лигатур алюминия из оксидного сырья |
| CN113502395A (zh) * | 2021-06-25 | 2021-10-15 | 广西大学 | 一种铝热还原法制备铝钇稀土中间合金的方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2587700C1 (ru) | Способ получения лигатуры алюминий-скандий-иттрий | |
| CA2983108C (en) | Method for producing aluminium-scandium alloy and reactor for implementing the method | |
| RU2213795C1 (ru) | Способ получения лигатуры алюминий-скандий (варианты) | |
| US10988830B2 (en) | Scandium master alloy production | |
| CN105316510B (zh) | 一种含稀土的铝合金精炼剂 | |
| CN102220503B (zh) | 钙热还原法制备铝钪中间合金的方法 | |
| CN106381408B (zh) | 一种钾冰晶石熔盐中铝热还原制备铝钪中间合金的方法 | |
| CN105821228A (zh) | 一种铝合金无钠精炼剂及应用 | |
| CN106756143A (zh) | 铝及铝合金熔体精炼用熔剂和铝及铝合金熔体精炼方法 | |
| CN108048676B (zh) | 铝热还原法制备铝镧中间合金的方法 | |
| CN105316513B (zh) | 一种含铈钇铒的铝合金无钠精炼剂 | |
| Quan | Effect of oxide and fluoride addition on electrolytic preparation of Mg–La alloy in chloride molten salt | |
| RU2621207C1 (ru) | Способ получения сплава на основе алюминия и устройство для осуществления способа | |
| CN118910442B (zh) | 一种含钪铝合金及其制备方法 | |
| RU2697127C1 (ru) | Способ получения лигатуры магний-неодим | |
| RU2525967C2 (ru) | Способ модифицирования литых сплавов | |
| CN118854075A (zh) | 一种提升铝铜合金耐腐蚀及力学性能的精炼剂及应用 | |
| Sun et al. | Electrochemical mechanism of electrolysis co-deposition of Mg-Sr alloy in molten salt | |
| RU2477759C1 (ru) | Способ получения лигатуры алюминий-титан (варианты) | |
| RU2218436C1 (ru) | Способ получения алюминий-скандиевой лигатуры | |
| RU2654222C1 (ru) | Способ получения лигатуры алюминий-эрбий | |
| RU2370560C1 (ru) | СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АЛЮМИНИЕВОЙ ЛИГАТУРЫ Al-Mg-Mn-Y ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ | |
| CN114561539A (zh) | 一种氟化钠-氯化钠-氯化钾熔盐体系用铝镁热还原法制备铝镁钪中间合金的方法 | |
| RU2675709C9 (ru) | Способ получения лигатуры магний-цинк-иттрий | |
| RU2261924C1 (ru) | Способ получения скандийсодержащей лигатуры |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20191219 |