Институт химии твердого тела Уральского отделения РАН, г. Екатеринбург, Россия:

Скачков В. М., науч. сотр. 

Яценко С. П., зав. лабораторией, эл. почта: yatsenko@ihim.uran.ru

Изучены высокотемпературные реакции обмена жидкого алюминия со фторидно-хлоридными солевыми системами, содержащими соединения скандия, циркония, гафния и иттрия. Совместное восстановление скандия с цирконием, скандия с гафнием, скандия с цирконием и гафнием можно проводить с высоким прямым металлургическим выходом в сплав в отсутствие магния. Иттрий в аналогичных условиях восстанавливается только частично (<40 %). Технологическая шихта наряду с фторидами и хлоридами металлов должна содержать также фторид алюминия и гидрофторид калия. Присутствие этих солей благоприятствует суммарному извлечению редких металлов в лигатуру и способствует слиянию капель металла в общий слиток. Использование фторида скандия в процессе обменной реакции приводит к более высокому прямому выходу из соли в сплав (до 96 %) по сравнению с использованием в исходной шихте оксида скандия (выход до 80 %). Увеличение температуры плавки до 900 ^oС повышает прямой выход циркония или гафния в сплав, но заметно понижает выход скандия. Проведенные исследования показали, что получение нужных соотношений легирующих компонентов легко поддается регулированию исходными концентрациями их солей в шихте. Изучена кристаллизация расплава со скоростями охлаждения до 104 К/с. Проведены электронно-микроскопические исследования сплавов с оценкой состава локальных областей. Медленное охлаждение с использованием центрифугирования для отделения крупных интерметаллических соединений (ИМС) приводит к увеличению размеров включений до 100 мкм. Показан вид ИМС, образующихся при закалке сплавов. Скандий образует ИМС кубической формы, а введение более дешевых модификаторов циркония и гафния приводит к усложнению структуры с образованием дендритных форм. Показано, что с ростом скорости охлаждения увеличивается микротвердость сплава.

Работа выполнена при частичной финансовой поддержке программ Президиума УрО РАН, проекты № 13-П-3-1016, 11-33-02-РЦ.

1. Захаров В. В. // Металловедение и термическая обработка металлов. 2003. № 7. С. 7–14.
2. Kubaschewski O., Von Galdbeck // Atomic Energy Review. Special issue. IAEA. Vienna. 1981. № 8. P. 58–60.
3. Скачков В. М., Варченя П. А., Овсянников Б. В., Яценко С. П. Инжекция технологических порошков, содержащих скандий, в алюминиевые сплавы // Цветные металлы. 2013. № 12. С. 81–86.
4. Оленев И. О., Махов С. В., Москвитин В. И., Семенченков А. А. // Цветные металлы. 1991. № 7. С. 31–32.
5. Бергман А. Г., Дергунов Е. И. // Докл. Академии наук СССР. 1941. Т. 31, № 8. С. 752–753.
6. Белов Н. А., Алабин А. Н. // Цветные металлы. 2007. № 2. С. 99–106.
7. Белкин Г. И. Производство магний-циркониевых лигатур и сплавов. — М. : ЗАО «Металлургиздат», 2001. — 216 с.
8. Белов Н. А. Фазовый состав промышленных и перспективных алюминиевых сплавов. — М. : Изд. дом «МИСиС», 2010. — 511 с.
9. Даркен Л. С., Гурри Р. В. Физическая химия металлов. — М. : Металлургиздат, 1960. — 580 с.