RU2811340C1 - Method of electrolytic production of aluminum alloys with yttrium - Google Patents
Method of electrolytic production of aluminum alloys with yttrium Download PDFInfo
- Publication number
- RU2811340C1 RU2811340C1 RU2023121505A RU2023121505A RU2811340C1 RU 2811340 C1 RU2811340 C1 RU 2811340C1 RU 2023121505 A RU2023121505 A RU 2023121505A RU 2023121505 A RU2023121505 A RU 2023121505A RU 2811340 C1 RU2811340 C1 RU 2811340C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- yttrium
- aluminum
- fluoride
- electrolysis
- oxide
- Prior art date
Links
- 229910052727 yttrium Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 35
- VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N yttrium atom Chemical compound [Y] VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 35
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 25
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 22
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 10
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 claims abstract description 21
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 20
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 20
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 13
- 229910001338 liquidmetal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- 238000007792 addition Methods 0.000 claims abstract description 3
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 claims description 11
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 abstract description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 abstract description 4
- -1 ferrous metals Chemical class 0.000 abstract description 2
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 abstract description 2
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 3
- SIWVEOZUMHYXCS-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoyttriooxy)yttrium Chemical compound O=[Y]O[Y]=O SIWVEOZUMHYXCS-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 3
- KLZUFWVZNOTSEM-UHFFFAOYSA-K Aluminium flouride Chemical compound F[Al](F)F KLZUFWVZNOTSEM-UHFFFAOYSA-K 0.000 abstract 1
- NROKBHXJSPEDAR-UHFFFAOYSA-M potassium fluoride Chemical compound [F-].[K+] NROKBHXJSPEDAR-UHFFFAOYSA-M 0.000 abstract 1
- PUZPDOWCWNUUKD-UHFFFAOYSA-M sodium fluoride Chemical compound [F-].[Na+] PUZPDOWCWNUUKD-UHFFFAOYSA-M 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 15
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 15
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 9
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 9
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 8
- 229910016569 AlF 3 Inorganic materials 0.000 description 5
- 229910000765 intermetallic Inorganic materials 0.000 description 5
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 5
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 3
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N Zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000009825 accumulation 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
- 239000012300 argon atmosphere Substances 0.000 description 2
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 description 2
- 238000005119 centrifugation Methods 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 2
- 229910052706 scandium Inorganic materials 0.000 description 2
- SIXSYDAISGFNSX-UHFFFAOYSA-N scandium atom Chemical compound [Sc] SIXSYDAISGFNSX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000004626 scanning electron microscopy Methods 0.000 description 2
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 2
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 2
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910018138 Al-Y Inorganic materials 0.000 description 1
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-M Fluoride anion Chemical compound [F-] KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000676 Si alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052769 Ytterbium Inorganic materials 0.000 description 1
- LIXXICXIKUPJBX-UHFFFAOYSA-N [Pt].[Rh].[Pt] Chemical compound [Pt].[Rh].[Pt] LIXXICXIKUPJBX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 description 1
- 238000005275 alloying Methods 0.000 description 1
- CSDREXVUYHZDNP-UHFFFAOYSA-N alumanylidynesilicon Chemical compound [Al].[Si] CSDREXVUYHZDNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 1
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 1
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 1
- 238000004870 electrical engineering Methods 0.000 description 1
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000009851 ferrous metallurgy Methods 0.000 description 1
- 230000004927 fusion Effects 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 description 1
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 238000009776 industrial production Methods 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 description 1
- 238000009856 non-ferrous metallurgy Methods 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 239000011541 reaction mixture Substances 0.000 description 1
- 239000013049 sediment Substances 0.000 description 1
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 238000010183 spectrum analysis Methods 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 description 1
- NAWDYIZEMPQZHO-UHFFFAOYSA-N ytterbium Chemical compound [Yb] NAWDYIZEMPQZHO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000003748 yttrium compounds Chemical class 0.000 description 1
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к металлургии цветных металлов, в частности, к получению функциональных алюминиевых сплавов.The invention relates to the metallurgy of non-ferrous metals, in particular to the production of functional aluminum alloys.
Сплавы и композиционные материалы на основе алюминия с различным сочетанием легирующих элементов находят все большее применение в строительстве зданий и сооружений, электротехнике, автомобилестроении, судостроении, роботостроении, аэрокосмической и других отраслях. Значительную часть требований потребителя по-прежнему обеспечивают сплавы алюминия с кремнием, однако все большее внимание уделяется улучшению тех или иных физико-механических свойств сплавов для их использования в более экстремальных условиях при больших нагрузках. Для этого в сплавы при использовании соответствующих лигатур вводят небольшие добавки (до 0.2-0.5 мас.%) таких элементов как скандий, цирконий, иттрий, иттербий и др. При этом стоимость иттрия и его соединений является одной из самых низких среди вышеперечисленных элементов.Aluminum-based alloys and composite materials with various combinations of alloying elements are increasingly used in the construction of buildings and structures, electrical engineering, automotive industry, shipbuilding, robotics, aerospace and other industries. A significant part of consumer requirements is still met by aluminum-silicon alloys, but increasing attention is being paid to improving certain physical and mechanical properties of alloys for their use in more extreme conditions under heavy loads. To do this, small additives (up to 0.2-0.5 wt.%) of elements such as scandium, zirconium, yttrium, ytterbium, etc. are introduced into the alloys using appropriate alloys. Moreover, the cost of yttrium and its compounds is one of the lowest among the above elements.
Введение добавок иттрия приводит к повышению однородности структуры литых алюминиевых сплавов ввиду измельчения зерна и наличия фаз кристаллизационного происхождения, что обеспечивает повышение предела текучести, предела прочности, устойчивости к истиранию, повышение электропроводности, улучшение литейных свойств и других эксплуатационных характеристик сплавов, в том числе при повышенных температурах. Таким образом, разработка способов получения сплавов и лигатур алюминия с иттрием является актуальной.The introduction of yttrium additives leads to an increase in the homogeneity of the structure of cast aluminum alloys due to grain refinement and the presence of phases of crystallization origin, which ensures an increase in the yield strength, tensile strength, abrasion resistance, increased electrical conductivity, improved casting properties and other performance characteristics of the alloys, including at elevated temperatures. Thus, the development of methods for producing aluminum alloys and alloys with yttrium is relevant.
Из источников патентной и научно-практической информации можно отметить, что преимущественно представляют интерес способы получения лигатур алюминия с иттрием с содержанием последнего до 30 мас.% и более. Традиционным способом получения таких лигатур является прямое сплавление иттрия с алюминием под слоем солевого флюса или без него [A novel developed grain refiner (Al-Y-B master alloys) using yttrium and KBF4 powders/ R. Xu, Q. Sun, Zh. Wang, Y. Xu, W. Ren // Russian Journal of Non-Ferrous Metals, 2018, Vol. 59, pp. 50-55]. Недостатками способа являются необходимость предварительного получения иттрия и алюминия, высокая температура процесса для достижения равномерного распределения тугоплавкого элемента (иттрий, температура плавления 1528°С) в лигатуре, а также накопление техногенных отходов в виде отработавшего солевого флюса. Все эти недостатки значительно снижают энергоэффективность процесса и его экологическую безопасность, повышая стоимость конечных продуктов - сплавов алюминия с добавками иттрия. Более эффективными представляются способы получения сплавов алюминия с иттрием с использованием в качестве источника иттрия его соединений.From sources of patent and scientific-practical information, it can be noted that methods of producing aluminum alloys with yttrium with a content of the latter up to 30 wt.% or more are of primary interest. The traditional method for producing such alloys is the direct fusion of yttrium with aluminum under or without a layer of salt flux [A novel developed grain refiner (Al-YB master alloys) using yttrium and KBF 4 powders/ R. Xu, Q. Sun, Zh. Wang, Y. Xu, W. Ren // Russian Journal of Non-Ferrous Metals, 2018, Vol. 59, pp. 50-55]. The disadvantages of this method are the need to first obtain yttrium and aluminum, the high temperature of the process to achieve uniform distribution of the refractory element (yttrium, melting point 1528°C) in the master alloy, as well as the accumulation of man-made waste in the form of spent salt flux. All these disadvantages significantly reduce the energy efficiency of the process and its environmental safety, increasing the cost of the final products - aluminum alloys with yttrium additives. Methods for producing aluminum alloys with yttrium using yttrium compounds as a source seem to be more effective.
Известен способ получения сплавов алюминия с иттрием, включающий нагрев алюминия с солевой композицией KF-NaF-YF3 до температуры 750°С, выдержку реакционной смеси при этой температуре и периодическом перемешивании. Дополнительно для отделения сплава алюминия, обогащенного по иттрию в виде включений интерметаллидных соединений используют центрифугирование при частоте вращения 1000-2500об/мин в течение 10 мин [Получение богатых алюминиевых лигатур, содержащих скандий, иттрий и цирконий, для цветной и черной металлургии / С.П. Яценко, В.М. Скачков, Л.А. Пасечник // Цветные металлы, 2020, №8, с. 49-55].There is a known method for producing aluminum alloys with yttrium, which includes heating aluminum with a salt composition KF-NaF-YF 3 to a temperature of 750°C, holding the reaction mixture at this temperature and periodically stirring. Additionally, to separate an aluminum alloy enriched in yttrium in the form of inclusions of intermetallic compounds, centrifugation is used at a rotation speed of 1000-2500 rpm for 10 minutes [Preparation of rich aluminum alloys containing scandium, yttrium and zirconium for non-ferrous and ferrous metallurgy / S.P. . Yatsenko, V.M. Skachkov, L.A. Beekeeper // Non-ferrous metals, 2020, No. 8, p. 49-55].
В результате центрифугирования образуются сплавы алюминия с иттрием при содержании последнего до 30 мас.%. Несмотря на относительно низкую температуру, способ характеризуется многостадийностью и сложностью исполнения, а также накоплением отработавшей смеси KF-NaF-YF3, содержащей продукты алюминотермического восстановления (AlF3 и др.) и продукты окисления алюминия и иттрия (Al2O3, Y2O3).As a result of centrifugation, aluminum alloys with yttrium are formed with the latter content up to 30 wt.%. Despite the relatively low temperature, the method is characterized by multi-stage and complexity of execution, as well as the accumulation of a spent KF-NaF-YF 3 mixture containing products of aluminothermic reduction (AlF 3 , etc.) and oxidation products of aluminum and yttrium (Al 2 O 3 , Y 2 O3 ).
Наиболее близким к заявляемому является способ электролитического получения сплавов алюминия с иттрием, включающий электролиз расплава LiF-YF3-AlF3-Y2O3-Al2O3 в реакторе с атмосферой аргона с температурой 1050°С [Electrochemical co-reduction of Y(III) and Al(III) in a fluoride molten salt system and electrolytic preparation of Y-Al intermediate alloys / G. Yu, L. Zhou, F. Liu, S. Pang, D. Chen, H. Zhao, Zh. Zuo // Journal of Rare Earths, 2022, Vol. 40, pp. 1945-1952]. Способ осуществляют с использованием графитового анода и молибденового катода, при этом источниками алюминия и иттрия являются Al2O3 и Y2O3.В результате электролиза указанных расплавов при катодной плотности тока 8 А/см2был получен сплав, содержащий 92 мас.% иттрия и 8 мас.% алюминия. Снижение катодной плотности тока должно привести к повышению доли алюминия в сплаве. Преимуществом способа является возможность получения сплавов алюминия с высоким содержанием иттрия из соответствующих оксидов. Недостатками способа являются высокая температура, использование атмосферы аргона и необходимость отделения твердого осадка от остатков солей, приводящие к усложнению процесса и повышению энергозатрат.The closest to the claimed is the method of electrolytic production of aluminum alloys with yttrium, including electrolysis of the LiF-YF 3 -AlF 3 -Y 2 O 3 -Al 2 O 3 melt in a reactor with an argon atmosphere at a temperature of 1050°C [Electrochemical co-reduction of Y (III) and Al(III) in a fluoride molten salt system and electrolytic preparation of Y-Al intermediate alloys / G. Yu, L. Zhou, F. Liu, S. Pang, D. Chen, H. Zhao, Zh. Zuo // Journal of Rare Earths, 2022, Vol. 40, pp. 1945-1952]. The method is carried out using a graphite anode and a molybdenum cathode, with the sources of aluminum and yttrium being Al 2 O 3 and Y 2 O 3. As a result of the electrolysis of these melts at a cathode current density of 8 A/cm 2 , an alloy containing 92 wt.% was obtained. yttrium and 8 wt.% aluminum. A decrease in cathode current density should lead to an increase in the proportion of aluminum in the alloy. The advantage of the method is the possibility of producing aluminum alloys with a high yttrium content from the corresponding oxides. The disadvantages of this method are high temperature, the use of an argon atmosphere and the need to separate solid sediment from residual salts, leading to a more complicated process and increased energy costs.
Задачей изобретения является разработка способа электролитического получения сплавов алюминия с иттрием в реакторе без инертной атмосферы с целью его реализации в условиях промышленного производства.The objective of the invention is to develop a method for the electrolytic production of aluminum alloys with yttrium in a reactor without an inert atmosphere with a view to its implementation in industrial production conditions.
Для этого предложен способ электролитического получения сплавов алюминия с иттрием, как и известный способ, включающий электролиз фторидно-оксидного расплава с добавками Al2O3 и Y2O3. Способ отличается тем, что электролиз осуществляют в открытом реакторе с использованием жидкометаллического алюминиевого катода, а электролизу при температуре от 750 до 850°С подвергают фторидно-оксидный расплав следующего состава (мас. %):For this purpose, a method for the electrolytic production of aluminum alloys with yttrium is proposed, as is the known method, including the electrolysis of a fluoride-oxide melt with the additions of Al 2 O 3 and Y 2 O 3 . The method differs in that electrolysis is carried out in an open reactor using a liquid metal aluminum cathode, and a fluoride-oxide melt of the following composition (wt.%) is subjected to electrolysis at a temperature from 750 to 850°C:
- фторид калия (KF): - 39-60;- potassium fluoride (KF): - 39-60;
- фторид натрия (NaF): - до 15;- sodium fluoride (NaF): - up to 15;
- фторид алюминия (AlF3): - 37-52;- aluminum fluoride (AlF 3 ): - 37-52;
- оксид алюминия (Al2O3): - до 2;- aluminum oxide (Al 2 O 3 ): - up to 2;
- оксид иттрия (Y2O3): - до 1.2.- yttrium oxide (Y 2 O 3 ): - up to 1.2.
Сущность изобретения заключается в следующем. Электролиз расплавов вышеуказанных составов ведут при катодной плотности тока от 0.2 до 1.0А/ зависимости от температуры и состава, при этом на алюминиевом катоде могут протекать следующие реакции:The essence of the invention is as follows. Electrolysis of melts of the above compositions is carried out at a cathode current density of 0.2 to 1.0 A, depending on temperature and composition, while the following reactions can occur on the aluminum cathode:
Al3+ + 3e = Al°,Al 3+ + 3e = Al°,
Y3+ + 3e + 3Al = Al3Y,Y 3+ + 3e + 3Al = Al 3 Y,
Me+ + e = Me (где Me = K, Na),Me + + e = Me (where Me = K, Na),
3Me + Al3+ = Al0 + 3Me+,3Me + Al 3+ = Al 0 + 3Me + ,
12Me + Y3+ + 3Al3+ = Al3Y + 12Me+,12Me + Y 3+ + 3Al 3+ = Al 3 Y + 12Me + ,
в результате которых на жидкометаллическом алюминиевом катоде осаждаются интерметаллидные соединения иттрия, частично растворяющиеся в алюминии с образованием сплава Al-Y с частицами интерметаллидных соединений алюминия с иттрием, преимущественно Al3Y.as a result of which yttrium intermetallic compounds are deposited on the liquid metal aluminum cathode, partially dissolving in aluminum to form an Al-Y alloy with particles of aluminum intermetallic compounds with yttrium, predominantly Al 3 Y.
На графитовом аноде происходит разряд кислородсодержащих ионов по реакциям:At the graphite anode, oxygen-containing ions are discharged according to the following reactions:
O2- - 2e + C = CO,O 2- - 2e + C = CO,
2O2- - 4e + C = CO2.2O 2- - 4e + C = CO 2 .
После проведения электролиза сплав алюминия с иттрием извлекают либо сливают из электролизера, а во фторидно-оксидный расплав добавляют Y2O3и Al2O3, и расплав подвергают электролизу.After electrolysis, the aluminum alloy with yttrium is removed or drained from the electrolyzer, and Y 2 O 3 and Al 2 O 3 are added to the fluoride-oxide melt, and the melt is subjected to electrolysis.
Диапазон экспериментально подобранных составов расплава обеспечивает:The range of experimentally selected melt compositions provides:
- относительно высокую растворимость и скорость растворения оксидов, что позволяет вести электролиз при высоких скоростях;- relatively high solubility and dissolution rate of oxides, which allows electrolysis at high speeds;
- относительно низкую температуру электролиза (750-850°С);- relatively low electrolysis temperature (750-850°C);
- устойчивость расплава к гидролизу, что позволяет вести электролиз в реакторе без использования инертной атмосферы.- resistance of the melt to hydrolysis, which allows electrolysis to be carried out in the reactor without the use of an inert atmosphere.
Технический результат, достигаемый заявленным способом, заключается в получении сплавов алюминия с иттрием при снижении температуры, снижении отходов и упрощении конструкции реактора, что приведет к снижению энергетических и материальных затрат в ходе реализации способа.The technical result achieved by the claimed method is to obtain aluminum alloys with yttrium by lowering the temperature, reducing waste and simplifying the reactor design, which will lead to a reduction in energy and material costs during the implementation of the method.
Изобретение иллюстрируется таблицей, в которой приведены результаты экспериментальной апробации способа в зависимости от параметров электролиза и состава оксидно-фторидного расплава.The invention is illustrated by a table that shows the results of experimental testing of the method depending on the electrolysis parameters and the composition of the oxide-fluoride melt.
Ниже приведен пример типичной реализации заявленного способа в лабораторном электролизере. Лабораторный электролизер состоит из графитового тигля, размещенного в защитном контейнере из алунда. В пространстве между графитовым тиглем и алундовым контейнером устанавливают токоподвод к донной части графитового тигля. В графитовый тигель помещают алюминий массой до 250 г и смесь KF-NaF-AlF3-Al2O3-Y2O3 необходимого состава массой до 500 г. Всю конструкцию размещают в печи сопротивления и нагревают до рабочей температуры, периодически измеряя температуру платина-платинародиевой термопарой и термопарным модулем LabView (National Instruments, США). После достижения рабочей температуры в расплавленный электролит погружали графитовый анод, и вели электролиз расплава в течение 2 часов.Below is an example of a typical implementation of the claimed method in a laboratory electrolyzer. A laboratory electrolyzer consists of a graphite crucible placed in a protective alundum container. In the space between the graphite crucible and the alundum container, a current supply is installed to the bottom of the graphite crucible. Aluminum weighing up to 250 g and a mixture of KF-NaF-AlF 3 -Al 2 O 3 -Y 2 O 3 of the required composition weighing up to 500 g are placed in a graphite crucible. The entire structure is placed in a resistance furnace and heated to operating temperature, periodically measuring the temperature of the platinum -platinum-rhodium thermocouple and LabView thermocouple module (National Instruments, USA). After reaching the operating temperature, a graphite anode was immersed in the molten electrolyte, and the melt was electrolyzed for 2 hours.
По окончании электролиза из электролизера извлекают графитовый анод, а расплав и полученный сплав алюминия с иттрием сливают в графитовую изложницу. Далее сплав механически отделяют от застывшей смеси KF-NaF-AlF3-Al2O3-Y2O3, и при помощи методов спектрального анализа и сканирующей электронной микроскопии определяют общее содержание иттрия и примесей в алюминии, а также наличие и морфологию интерметаллидных соединений алюминия с иттрием.At the end of electrolysis, the graphite anode is removed from the electrolyzer, and the melt and the resulting aluminum alloy with yttrium are poured into a graphite mold. Next, the alloy is mechanically separated from the solidified mixture of KF-NaF-AlF 3 -Al 2 O 3 -Y 2 O 3 , and using spectral analysis methods and scanning electron microscopy, the total content of yttrium and impurities in aluminum is determined, as well as the presence and morphology of intermetallic compounds aluminum with yttrium.
Из данных таблицы видно влияние параметров электролиза расплавов KF-NaF-AlF3-Al2O3-Y2O3 на содержание иттрия в алюминии. В зависимости от состава расплава и условий электролиза были получены сплавы алюминия с содержанием иттрия от 0.05 до 1.06 мас.%. Согласно результатам сканирующей электронной микроскопии, полученные сплавы были представлены твердыми растворами иттрия в алюминии, а также растворами с включениями фаз интерметаллидных соединений Al3Y игольчатой формы.The table data shows the influence of the electrolysis parameters of KF-NaF-AlF 3 -Al 2 O 3 -Y 2 O 3 melts on the yttrium content in aluminum. Depending on the melt composition and electrolysis conditions, aluminum alloys with yttrium content from 0.05 to 1.06 wt.% were obtained. According to the results of scanning electron microscopy, the resulting alloys were represented by solid solutions of yttrium in aluminum, as well as solutions with inclusions of needle-shaped phases of Al 3 Y intermetallic compounds.
Claims (6)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2811340C1 true RU2811340C1 (en) | 2024-01-11 |
Family
ID=
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6074545A (en) * | 1997-02-04 | 2000-06-13 | Cathingots Limited | Process for the electrolytic production of metals |
| CN1375577A (en) * | 2001-12-29 | 2002-10-23 | 中国科学院长春应用化学研究所 | Prepn. of yttrium-rich RE-Al intermediate alloy |
| JP2013209683A (en) * | 2012-03-30 | 2013-10-10 | Hitachi Metals Ltd | Method for manufacturing metal of rare earth element and alloy thereof |
| CN104109882A (en) * | 2013-04-19 | 2014-10-22 | 北京有色金属研究总院 | Electrolysis tank and electrolysis technology used to prepare rare earth metal and alloy thereof |
| RU2534182C1 (en) * | 2013-07-18 | 2014-11-27 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии твердого тела Уральского отделения Российской академии наук | Alloying method of aluminium or alloys on its basis |
| CN109355682A (en) * | 2018-11-30 | 2019-02-19 | 包头铝业有限公司 | A kind of method for producing aluminum-yttrium alloy |
| RU2743499C1 (en) * | 2020-07-31 | 2021-02-19 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" | Heat-resistant electrically conductive aluminium alloy (options) |
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6074545A (en) * | 1997-02-04 | 2000-06-13 | Cathingots Limited | Process for the electrolytic production of metals |
| CN1375577A (en) * | 2001-12-29 | 2002-10-23 | 中国科学院长春应用化学研究所 | Prepn. of yttrium-rich RE-Al intermediate alloy |
| JP2013209683A (en) * | 2012-03-30 | 2013-10-10 | Hitachi Metals Ltd | Method for manufacturing metal of rare earth element and alloy thereof |
| CN104109882A (en) * | 2013-04-19 | 2014-10-22 | 北京有色金属研究总院 | Electrolysis tank and electrolysis technology used to prepare rare earth metal and alloy thereof |
| RU2534182C1 (en) * | 2013-07-18 | 2014-11-27 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии твердого тела Уральского отделения Российской академии наук | Alloying method of aluminium or alloys on its basis |
| CN109355682A (en) * | 2018-11-30 | 2019-02-19 | 包头铝业有限公司 | A kind of method for producing aluminum-yttrium alloy |
| RU2743499C1 (en) * | 2020-07-31 | 2021-02-19 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" | Heat-resistant electrically conductive aluminium alloy (options) |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Lu et al. | A solid-state electrolysis process for upcycling aluminium scrap | |
| Puga et al. | Recycling of aluminium swarf by direct incorporation in aluminium melts | |
| Suzdaltsev et al. | Extraction of scandium and zirconium from their oxides during the electrolysis of oxide–fluoride melts | |
| US20030155253A1 (en) | Carbon containing Cu-Ni-Fe anodes for electrolysis of alumina | |
| CN112143945A (en) | High-strength and high-toughness cast aluminum-silicon alloy containing multiple composite rare earth elements and preparation method thereof | |
| CN106381408B (en) | A kind of method that aluminothermic reduction prepares scandium bearing master alloy in elpasolite fused salt | |
| Guo et al. | Molten salt electrolysis of spent nickel-based superalloys with liquid cathode for the selective separation of nickel | |
| Mukherjee et al. | CSLM study on the interaction of Nd2O3 with CaCl2 and CaF2–LiF molten melts | |
| Bobić et al. | Corrosion influence on surface appearance and microstructure of compo cast ZA27/SiCp composites in sodium chloride solution | |
| Adnan et al. | Corrosion behavior of zinc alloy based metal matrix composites reinforced with nano BN | |
| Filatov et al. | Modifying ability of an Al–Zr master alloy | |
| RU2811340C1 (en) | Method of electrolytic production of aluminum alloys with yttrium | |
| Yan et al. | Synthesis of niobium aluminides by electro-deoxidation of oxides | |
| Mahmoud et al. | Influence of zirconium on the grain refinement of Al 6063 alloy | |
| Kuz'min et al. | Production of Al-Si alloys by the direct silicon reduction from the amorphous microsilica | |
| RU2716727C1 (en) | Electrolytic method of producing aluminum ligatures from oxide material | |
| Khaliq | Thermodynamics and kinetics of transition metal borides formation in molten aluminium | |
| RU2683176C1 (en) | Method of obtaining silumin | |
| Yang et al. | Electrochemical reduction of Al (III) and Si (IV) in the NaF-AlF3-Al2O3-SiO2 molten salt system and preparation of homogeneous Al-Si alloys by molten salt electrolysis | |
| RU2819113C1 (en) | Method for electrolytic production of aluminum alloys with scandium | |
| Jarvis et al. | Novel Developments for Inert Anodes and Wettable Cathodes in Aluminium Electrolysis | |
| Ding et al. | Microstructure of Al-5Ti-0.6 C-1Ce master alloy and its grain-refining performance | |
| US3951764A (en) | Aluminum-manganese alloy | |
| RU2819114C1 (en) | Method for electrolytic production of aluminum alloys with yttrium using oxygen-releasing anode | |
| Martin | Light Metals 2018 |