Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС», Москва, Россия:

С. В. Махов, ст. науч. сотр.
Г. А. Козловский, аспирант, каф. цветных металлов и золота
В. И. Москвитин, проф., эл. почта: vmoskvitin@mail.ru

В производстве алюминиевых сплавов большое значение имеет измельчение зерна сплава, которое достигается путем модифицирования сплава, т. е. образованием в расплаве интер металлидов, состоящих из алюминия и элемента-модификатора. Одним из наиболее эффективных модификаторов алюминия и его сплавов является титан. Перспективным способом получения лигатуры алюминий – титан является его алюминотермическое восстановление из диоксида титана в хлоридно-фторидных расплавах ввиду доступности сырья, незначительных потерь основных компонентов и относительно малой энергоемкости производства. В работе рассмотрена растворимость TiO₂ во фторидно-хлоридных расплавах щелочных металлов, которая составила 5 % в криолите при 1050 °C и криолитовом отношении (NaF/AlF₃), равном 3. В системе 40 % Na₃AlF₆ + 60 % KCl максимальная растворимость диоксида титана составила 2 % при тех же условиях опытов. Термогравиметрическим способом построены диаграммы плавкостей систем Na3AlF6 – TiO₂ и (40 % Na₃AlF₆ + 60 % KСl) – TiO₂, в результате чего показан эвтектический характер кристал лизации и определена температура образования эвтектики. Рассчитана термодинамическая вероятность реакций между основными компонентами и показано, что в системе образуются гексафтортитанаты щелочных металлов, из которых ведется алюмино-термическое восстановление титана и последующее его взаимодействие с алюминием в расплаве с образованием интерметаллидов Al₃Ti. Рассчитано теоретически возможное извлечение титана в лигатуру при различных температурах, которое составило 92–95 %. В лабораторных условиях было изучено извлечение титана в зависимости от различных производственных факторов. Подтверждено, что с ростом температуры извлечение титана в лигатуру снижается, и лучшие показатели (93 %) были достигнуты при 850 °C и времени перемешивания 15 мин.

1. Liang S., Yang S., Zhang S. Influence and Theory Analysis of Ti, Zr, B on the Refining Effect of Aluminum Alloy // Advanced Materials Research. 2013. Vol. 652–654. P. 1043–1048.
2. Liu Z., Wang X., Han Q., Li J. Effects of the addition of Ti powders on the microstructure and mechanical properties of A356 alloy // Powder Technology. 2014. Vol. 253. P. 751–756.
3. Ding W., Xia T., Zhao W. Performance Comparison of Al – Ti Master Alloys with Different Microstructures in Grain Refinement of Commercial Purity Aluminum // Materials. 2014. Vol. 7, iss. 5. P. 3663–3676.
4. Посыпайко В. И., Алексеева Е. А. Диаграммы плавкости солевых систем. — М. : Металлургия, 1977. — 415 с.
5. Auradi V., Kori S. A. Effect of processing temperature on the microstructure of Al – 7Ti master alloy and on refinement of α-Al dendrites in Al – 7Si alloys // Advanced Materials Letters (VBRI Press). 2015. Vol. 6, iss. 3. P. 252–259.
6. Ветюков М. М., Цыплаков А. М., Школьников С. Н. Электрометаллургия алюминия и магния. — М. : Металлургия, 1987. — 320 с.

7. Напалков В. И., Махов С. В. Легирование и модифицирование алюминия и магния — М. : МИСиС, 2002. — 375 с.
8. Морачевский А. Г., Сладков И. Б. Термодинамические расчеты в металлургии. — М. : Металлургия, 1985.
9. Максименко В. И., Гулидова Л. Н. Новое в теории и технологии металлургических процессов. — Красноярск, 1973. С. 29–32.
10. Birol Y. Analysis of the response to thermal exposure of Al/K2TiF6 powder blends // Journal of Alloys and Compounds. 2009. Vol. 478, iss. 1/2, 10 June. P. 265–268.
11. Махов С. В., Москвитин В. И., Оленёв О. М. Изучение термодинамики и кинетики алюминотермического
восстановления скандия из скандийсодержащих солевых расплавов // Деп. в ЦНИИатоминф. 1991. Вып. 7.
12. ГОСТ 4463–76. Реактивы. Натрий фтористый. Технические условия ; введен 01.07.1977.
13. ГОСТ 9808–84. Двуокись титана пигментная. Технические условия ; введен 01.01.1986.