Журналы →  Цветные металлы →  2017 →  №11 →  Назад

К 85-летию академической науки Урала
Название Получение сплавов и лигатур Al – Zr при электролизе расплавов KF – NaF – AlF3 – ZrO2
DOI 10.17580/tsm.2017.11.05
Автор Филатов А. А., Першин П. С., Николаев А. Ю., Суздальцев А. В.
Информация об авторе

ФГАОУ ВО «Уральский федеральный университет», Екатеринбург, Россия:

А. А. Филатов, инженер, аспирант

А. Ю. Николаев, младший научный сотрудник, ст. преподаватель

 

ФГБУН «Институт высокотемпературной электрохимии УрО РАН», Екатеринбург, Россия:
П. С. Першин, научный сотрудник
А. В. Суздальцев, старший научный сотрудник, кандидат химических наук, эл. почта: suzdaltsev_av@mail.ru

Реферат

Исследовано влияние содержания ZrO2 (0,25–1,50 % (мас.)), перемешивания алюминия, длительности алюминотермического синтеза (от 15 до 180 мин) и электролиза на содержание и извлечение циркония из его оксида в алюминий в легкоплавких расплавленных смесях KF – AlF3, NaF – AlF3 и KF – NaF – AlF3 в области температур 750–800 оС. Показано, что повышению извлечения циркония в алюминий наиболее способствуют перемешивание алюминия, повышение доли KF в расплаве KF – NaF – AlF3, а также ведение электролиза расплавов при катодной плотности тока до 0,5 А/см2. Алюминотермическим способом получены сплавы и лигатуры Al – Zr с содержанием циркония до 1,1 % (мас.) при извлечении циркония до 94–96 %. На основании проведенных исследований подобраны параметры электролиза расплавов KF – AlF3, NaF – AlF3 и KF – NaF – AlF3 с периодической загрузкой ZrO2. В результате проведенных электролизных испытаний показана принципиальная возможность получения лигатур Al – Zr с содержанием циркония до 15 % (мас.) при извлечении циркония из его оксида 95 % и выше. Структурные особенности полученных лигатур Al – Zr исследованы при помощи сканирующей электронной микроскопии и рентгенофазового анализа. Показано, что основная часть циркония в лигатуре Al – Zr c 15 % (мас.) циркония представлена в виде фаз интерметаллидного соединения Al3Zr размерами от 5 до 50 мкм.

Авторы выражают благодарность научному руководителю, докт. хим. наук, проф. Ю. П. Зайкову за организацию и помощь в выполнении работы и участие в обсуждении результатов. Анализы состава и структуры полученных сплавов выполнены с использованием оборудования и методик в ЦКП «Состав вещества» Института высокотемпературной электрохимии УрО РАН.

Ключевые слова Алюминий, цирконий, лигатура, оксид, расплав, электролиз
Библиографический список

1. Каблов Е. Н. Инновационные разработки ФГУП «ВИАМ» ГНЦ РФ по реализации «Стратегических направлений развития материалов и технологий их переработки на период до 2030 года» // Авиационные материалы и технологии. 2015. Т. 34 (1). С. 3–33.
2. Скачков В. М., Яценко С. П. Получение Sc-, Zr-, Hf-, Y-лигатур на основе алюминия методом высокотемпературных обменных реакций в расплавах солей // Цветные металлы. 2014. № 3. С. 22–26.
3. Напалков В. И., Махов С. В. Легирование и модифицирование магния и алюминия. — М. : МИСИС, 2002. — 376 с.
4. Огородов Д. В., Попов Д. А., Трапезников А. В. Способы получения лигатуры Al – Zr (обзор) // Труды ВИАМ. 2015. № 11. С. 2–11.
5. Москвитин В. И., Попов Д. А., Махов С. В. Термодинамические основы алюминотермического восста новления циркония из ZrO2 в хлоридно-фторидных солевых расплавах // Цветные металлы. 2012. № 4. С. 43–46.
6. Агафонов С. Н., Красиков С. А., Ведмидь Л. Б., Жидовинова С. В., Пономаренко А. А. Металлотермическое восстановление циркония из оксидов // Цветные металлы. 2013. № 12. С. 66–70.
7. Козловский Г. А., Махов С. В., Москвитин В. И., Попов Д. А. Оценка технологий производства лигатур алюминия с Ti, Zr и B из различного сырья // Цветные металлы. 2017. № 3. С. 53–56.
8. Kalashnikov A. O., Konopleva N. G., Pakhomovsky Ya. A., Ivanyuk G. Yu. Rare earth deposits of the Murmansk region, Russia — a review // Economic Geology. 2016. Vol. 111. P. 1529.
9. Вайлерт А. В., Пягай И. Н., Кожевников В. Л., Пасечник Л. А., Яценко С. П. Автоклавно-гидрометаллургическая переработка красного шлама глиноземного производства // Цветные металлы. 2014. № 3. С. 27–31.
10. Zaikov Yu. P., Tkacheva O. Yu., Suzdaltsev A. V., Kataev A. A., Shtefanyuk Yu. M., Pingin V. V., Vinogradov D. A. Lab scale synthesis of Al – Sc alloys in NaF – AlF3 – Al2O3 – Sc2O3 melt // Advanced Materials Research. 2015. Vol. 1088. P. 213–216.
11. Shtefanyuk Yu., Mann V., Pingin V., Vinogradov D., Zaikov Yu., Tkacheva O., Nikolaev A., Suzdaltsev A. Production of Al – Sc alloy by electrolysis of cryolite-scandium oxide melts // Light Metals. 2015. P. 589–593.
12. Pershin P. S., Kataev A. A., Filatov A. A., Suzdaltsev A. V., Zaikov Yu. P. Synthesis of Al – Zr alloys via ZrO2 aluminiumthermal reduction in KF – AlF3-based melts // Metallurgical and Materials Transactions: B. 2017. Vol. 48. P. 1962–1969.
13. Першин П. С., Филатов А. А., Николаев А. Ю., Суздальцев А. В., Зайков Ю. П. Катодные процессы при синтезе сплавов Al – Zr в расплаве KF – AlF3 – Al2O3 – ZrO2 // Бутлеровские сообщения. 2017. Т. 49 (2). C. 110–116.
14. Apisarov A. P., Dedyukhin A. E., Redkin A. A., Tkacheva O. Yu., Zaikov Yu. P. Physicochemical properties of KF – NaF – AlF3 molten electrolytes // Russian Journal of Electrochemistry. 2010. Vol. 46. P. 633–639.
15. Robert E., Olsen J. E., Danek V., Tixhon E., Ostvold T., Gilbert B. Structure and thermodynamics of alkali fluoride — aluminum fluoride — Alumina melts. Vapor pressure, solubility and Raman spectroscopic studies // J. Phys. Chem. B. 1997. Vol. 101. P. 9447–9456.

Полный текст статьи Получить
Назад