СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЛИГАТУРЫ АЛЮМИНИЯ СО СКАНДИЕМ Советский патент 1996 года по МПК C22C1/02 

Изобретение относится к цветной металлургии и может быть использовано для получения алюминиевых сплавов, легированных скандием, которые обладают высокими механическими свойствами и применяются в авиационной, судостроительной и машиностроительной промышленности.

Целью изобретения является повышение однородности распределения скандия в лигатуре.

Изобретение состоит в том, что после восстановления лигатуру подвергают обработке в вакууме при 610-630^oC.

Сущность предлагаемого способа заключается в следующем.

В результате магниетермического восстановления галлоидных соединений скандия в присутствии алюминия образуется металлический скандий, имеющий активную поверхность, вследствие этого он интенсивно растворяется в металлическом алюминии и магнии. Последний присутствует в избыточном количестве пpотив стехиометрии реакции восстановления, т.к. иначе процесс восстановления хлорида скандия протекает не полностью и имеют место потери скандия. Вследствие протекания указанных процессов скандий образует с алюминием интерметаллические соединения (Al₃Sc) и равномерно растворяется в магнии в виде твердых растворов. После магниетермического восстановления получается лигатура, содержащая алюминий (основа), магний (около 10%) и скандий (около 2%). Для приготовления некоторых спецсплавов на основе алюминия (без магния) такая лигатура не пригодна.

Предлагаемая операция вакуумной дистилляции полученной лигатуры при 610-630^oC позволит отогнать избыточный металлический магний и получить двойную лигатуру алюминий скандий. При этом в процессе удаления магния твердые растворы скандия в магнии разрушаются и скандий растворяется в алюминии. Так как процесс вакуумной отгонки происходит при температурах ниже температур ликвидуса, то скандий сохраняет равномерное распределение в алюмоскандиевой лигатуре.

Выбор отличительных признаков обусловлен следующим: осуществление вакуумной дистилляции при температуре ниже 610^oC приводит к очень медленному протеканию процесса и неполной отгонке магния. При температуре выше 630^oC возрастает вероятность уноса частичек скандия одновременно с магнием, кроме того при этой температуре возможна ликвидация более тяжелых интерметаллидов в донную часть слитка; оба эти обстоятельства могут привести к получению неоднородной лигатуры.

Способ осуществляли на лабораторной установке, состоящей из герметичного стального реактора с внутренним стаканом, конденсатора, системы подачи исходных хлоридов, а также систем вакуумирования и подачи аргона. Перед опытом в стакан загружали алюминий и магний из расчета получения 100 г лигатуры при коэффициенте использования магния 10-30% Смонтированный аппарат вакуумировали и заполняли аргоном, после нагрева до 870^oC подавали трихлорид скандия из расчета получения в лигатуре 2% скандия. Далее реактор охлаждали, лигатуру отделяли от хлоридов магния и подвергали вакуумной дистилляции. Для этого стакан с лигатурой помещали в реактор, монтировали конденсатор, осуществляли нагрев в вакууме до 610-630^oC, после охлаждения и демонтажа полученные продукты анализировали (см. таблицу).

Проведенные опыты показали, что осуществление изобретения позволит получать двойную лигатуру алюминия со скандием однородного состава по сравнению с известным способом. Это достигается за счет отгонки магния из тройного сплава алюминий-магний-скандий при температурах, когда исключается ликвидация интерметаллидов скандий-алюминий. ТТТ1

Использование: производство лигатур алюминия со скандием для модификации сплавов. Сущность: лигатуру, полученную восстановлением хлорида скандия магнием в присутствии алюминия, подвергают вакуумной дистилляции при 610-630^oC. Образующийся сублимат магния используют в качестве восстановителя в последующих циклах производства лигатуры. Улучшено качество лигатуры за счет снижения содержания примесей. 1 табл.

Способ получения лигатуры алюминия со скандием, включающий магниетермическое восстановление хлорида скандия в присутствии алюминия, отличающийся тем, что, с целью повышения однородности распределения скандия, после восстановления лигатуру подвергают обработке в вакууме при 610 - 630^oС.