RU2009231C1 - Способ получения лигатуры тугоплавких редких металлов - Google Patents
Способ получения лигатуры тугоплавких редких металлов Download PDFInfo
- Publication number
- RU2009231C1 RU2009231C1 SU5005164A RU2009231C1 RU 2009231 C1 RU2009231 C1 RU 2009231C1 SU 5005164 A SU5005164 A SU 5005164A RU 2009231 C1 RU2009231 C1 RU 2009231C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- rare
- metal
- oxide
- mixture
- ligature
- Prior art date
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 8
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 title abstract description 7
- 239000000956 alloy Substances 0.000 title abstract description 7
- 239000003870 refractory metal Substances 0.000 title description 3
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 14
- 150000002910 rare earth metals Chemical class 0.000 claims abstract description 14
- 150000004820 halides Chemical class 0.000 claims abstract description 7
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 claims abstract description 6
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 24
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 24
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 claims description 10
- 239000003513 alkali Substances 0.000 claims description 9
- 229910052784 alkaline earth metal Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 7
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 claims description 7
- 150000001342 alkaline earth metals Chemical class 0.000 claims description 3
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 3
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 229910052736 halogen Inorganic materials 0.000 claims 1
- 150000002367 halogens Chemical class 0.000 claims 1
- 229910000041 hydrogen chloride Inorganic materials 0.000 claims 1
- IXCSERBJSXMMFS-UHFFFAOYSA-N hydrogen chloride Substances Cl.Cl IXCSERBJSXMMFS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 abstract description 28
- 239000000843 powder Substances 0.000 abstract description 9
- 238000002844 melting Methods 0.000 abstract description 8
- 230000008018 melting Effects 0.000 abstract description 8
- 229910001615 alkaline earth metal halide Inorganic materials 0.000 abstract description 7
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 6
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 abstract description 3
- 229910001404 rare earth metal oxide Inorganic materials 0.000 abstract description 3
- 239000012300 argon atmosphere Substances 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 18
- 238000000034 method Methods 0.000 description 17
- 238000001757 thermogravimetry curve Methods 0.000 description 15
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 13
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 11
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 9
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 description 8
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 8
- KWGKDLIKAYFUFQ-UHFFFAOYSA-M lithium chloride Chemical compound [Li+].[Cl-] KWGKDLIKAYFUFQ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 8
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 8
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 7
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 7
- 229910001508 alkali metal halide Inorganic materials 0.000 description 6
- 230000008569 process Effects 0.000 description 6
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 6
- 238000004455 differential thermal analysis Methods 0.000 description 5
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 5
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 5
- 229910052779 Neodymium Inorganic materials 0.000 description 4
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 4
- QEFYFXOXNSNQGX-UHFFFAOYSA-N neodymium atom Chemical compound [Nd] QEFYFXOXNSNQGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 4
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 4
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 3
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- WGLPBDUCMAPZCE-UHFFFAOYSA-N Trioxochromium Chemical compound O=[Cr](=O)=O WGLPBDUCMAPZCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000003213 activating effect Effects 0.000 description 3
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 3
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910000423 chromium oxide Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 description 3
- 239000002893 slag Substances 0.000 description 3
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 3
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052692 Dysprosium Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910017493 Nd 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 2
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XHCLAFWTIXFWPH-UHFFFAOYSA-N [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[V+5].[V+5] Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[V+5].[V+5] XHCLAFWTIXFWPH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005275 alloying Methods 0.000 description 2
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- KBQHZAAAGSGFKK-UHFFFAOYSA-N dysprosium atom Chemical compound [Dy] KBQHZAAAGSGFKK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 239000002923 metal particle Substances 0.000 description 2
- 239000010955 niobium Substances 0.000 description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 2
- 229910001935 vanadium oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052693 Europium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001122 Mischmetal Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052772 Samarium Inorganic materials 0.000 description 1
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052775 Thulium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052769 Ytterbium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 1
- 150000008045 alkali metal halides Chemical class 0.000 description 1
- -1 alkaline-earth metal salt Chemical class 0.000 description 1
- 239000010953 base metal Substances 0.000 description 1
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 1
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 235000019621 digestibility Nutrition 0.000 description 1
- 238000010790 dilution Methods 0.000 description 1
- 239000012895 dilution Substances 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- OGPBJKLSAFTDLK-UHFFFAOYSA-N europium atom Chemical compound [Eu] OGPBJKLSAFTDLK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 230000020169 heat generation Effects 0.000 description 1
- 239000003779 heat-resistant material Substances 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N iron oxide Inorganic materials [Fe]=O UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000013980 iron oxide Nutrition 0.000 description 1
- VBMVTYDPPZVILR-UHFFFAOYSA-N iron(2+);oxygen(2-) Chemical class [O-2].[Fe+2] VBMVTYDPPZVILR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052746 lanthanum Inorganic materials 0.000 description 1
- FZLIPJUXYLNCLC-UHFFFAOYSA-N lanthanum atom Chemical compound [La] FZLIPJUXYLNCLC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 1
- 229910001092 metal group alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001507 metal halide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000005309 metal halides Chemical class 0.000 description 1
- 230000005012 migration Effects 0.000 description 1
- 238000013508 migration Methods 0.000 description 1
- 238000005065 mining Methods 0.000 description 1
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 description 1
- GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N niobium atom Chemical compound [Nb] GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000484 niobium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000011819 refractory material Substances 0.000 description 1
- KZUNJOHGWZRPMI-UHFFFAOYSA-N samarium atom Chemical compound [Sm] KZUNJOHGWZRPMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 description 1
- 230000002269 spontaneous effect Effects 0.000 description 1
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 description 1
- LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N vanadium atom Chemical compound [V] LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000009736 wetting Methods 0.000 description 1
- NAWDYIZEMPQZHO-UHFFFAOYSA-N ytterbium Chemical compound [Yb] NAWDYIZEMPQZHO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
Abstract
Использование: при получении лигатур, содержащих РЗМ и некоторые тугоплавкие редкие металлы. Сущность: смешивают измельченный оксид тугоплавкого редкого металла с измельченным редкоземельным металлом в присутствии измельченного галогенида щелочного и/или щелочно-земельного металла при следующем объемном соотношении компонентов: редкоземельный металл: оксид тугоплавкого редкого металла : галогенид щелочного и/или щелочно-земельного металла 1 : (0,25 - 0,75) : (0,5 - 1,0), а нагрев ведут до расплавления галогенида, в атмосфере аргона. 2 табл.
Description
Изобретение относится к металлургии, в частности к технологии производства лигатур, и может быть использовано при получении лигатур, содержащих РЗМ и некоторые тугоплавкие редкие металлы.
Сплавы и лигатуры с трудновосстановимыми тугоплавкими элементами (наприм. Ti, Cr, Nb) обычно получают металлотермическим способом в электропечах при 2000-2700 К, несмотря на то, что во многих случаях энергия Гиббса реакции
MleO + Me(B) = Me(B)O + M'e (1) является отрицательной величиной при очень низких температурах (даже при комнатной температуре). Связано это с тем, что самопроизвольное распространение металлотермической реакции по объему шихты, состоящей из оксида и металла, считается возможным лишь в том случае, если температура плавления оксида не превышает температуру расплава, образующегося в результате протекания процесса. Такое условие определяется малой скоростью диффузии в твердых телах и особенно на границе раздела металл-оксид.
MleO + Me(B) = Me(B)O + M'e (1) является отрицательной величиной при очень низких температурах (даже при комнатной температуре). Связано это с тем, что самопроизвольное распространение металлотермической реакции по объему шихты, состоящей из оксида и металла, считается возможным лишь в том случае, если температура плавления оксида не превышает температуру расплава, образующегося в результате протекания процесса. Такое условие определяется малой скоростью диффузии в твердых телах и особенно на границе раздела металл-оксид.
Недостатком известных способов получения лигатур тугоплавких металлов с использованием высокотемпературного восстановления является необходимость получения и поддержания высокой температуры шихты, что связано с высокими энергетическими затратами, потребностью в огнеупорных материалах, жаростойких и жаропрочных сплавах.
Наиболее близким к предлагаемому способу по технической сущности является способ низкотемпературного восстановления оксидов хрома, кремния, ниобия и железа алюминием. Процесс восстановления осуществляется в интервале 1370-1800 К, но при этом нужно иметь в виду, что сам алюминий при 933,6 К становится жидким.
К недостаткам низкотемпературного восстановления можно отнести высокие энергетические затраты (восстановление идет при температурах 1370-1800 К). Кроме того, участие в реакции жидкого восстановителя сужает выбор эффективных восстановителей для низкотемпературной металлотермии.
Целью изобретения является снижение энергетических затрат.
Это достигается тем, что в способе получения лигатуры тугоплавких редких металлов, включающем смешивание измельченного восстановителя с оксидами тугоплавких редких металлов и нагрев шихты в инертной атмосфере, в качестве восстановителя используют РЗМ, в шихту дополнительно вводят галогениды щелочных и/или щелочно-земельных металлов при следующем объемном соотношении компонентов: РЗМ: оксиды тугоплавких редких металлов; галогениды щелочных и/или щелочно-земельных металлов = 1: (0-25-0,75): (0,5-1), а нагрев шихты ведут до расплавления галогенидов металлов.
Использование РЗМ в качестве восстановителя связано с тем, что РЗМ отличает значительное сродство к кислороду. Расчеты термодинамических свойств реакций восстановления многих трудновосстановимых оксидов редкоземельными металлами (табл. 1) показывают, что с точки зрения термодинамики эти реакции уже осуществимы при комнатной температуре.
Однако нагрев, например, смеси порошков SiO2 и Nd не приводит к взаимодействию между ними в интервале от комнатной температуры до 1300 К, о чем свидетельствует термограмма, где отсутствуют экзотермические эффекты, которые сопровождают взаимодействие оксидов с металлами.
Введение в состав шихты галогенидов щелочных или щелочно-земельных металлов позволяет активировать компоненты металлотермической реакции, которая осуществляется между твердыми реагентами по всему объему шихты при ее нагреве до температуры расплавления галогенидов щелочных или щелочноземельных металлов, и тем самым снизить температуру процесса и, соответственно, энергетические затраты.
Процессы, происходящие в смеси при нагревании, исследованы методом дифференциально-термического анализа (ДТА). Из приведенной термограммы смеси при объемном соотношении компонентов
V(Nd) : V(TiO2) : V(NaCl) = 1 : 0,5 : 0,5
следует, что при ≈850 К в смеси начинается экзотермическая реакция между металлом и оксидом, которая развивается еще до плавления соли, поскольку эндотермический эффект плавления NaCl отмечается на термограмме после экзотермического пика. Аналогичная картина наблюдается и на термограмме смеси при объемном соотношении компонентов V(Nd) : V(TiO2) : V(LiCl) = 1 : 0,5 : 0,5. В этой смеси взаимодействие между оксидом и металлом начинается при ≈750 К, причем интересно то, что во время реакции происходит плавление LiCl, но выделение тепла превышает его поглощение при плавлении, поэтому эндометрический эффект плавления LiCl на термограмме не отмечается. В трехкомпонентной смеси происходит также восстановление и оксида хрома и оксида ванадия. Поскольку при использовании в опытах NaCl на термограммах отмечается два эффекта, то измерив площади пиков на термограммах можно рассчитать по методу Берга величину экзотермического эффекта и степень восстановления оксида.
V(Nd) : V(TiO2) : V(NaCl) = 1 : 0,5 : 0,5
следует, что при ≈850 К в смеси начинается экзотермическая реакция между металлом и оксидом, которая развивается еще до плавления соли, поскольку эндотермический эффект плавления NaCl отмечается на термограмме после экзотермического пика. Аналогичная картина наблюдается и на термограмме смеси при объемном соотношении компонентов V(Nd) : V(TiO2) : V(LiCl) = 1 : 0,5 : 0,5. В этой смеси взаимодействие между оксидом и металлом начинается при ≈750 К, причем интересно то, что во время реакции происходит плавление LiCl, но выделение тепла превышает его поглощение при плавлении, поэтому эндометрический эффект плавления LiCl на термограмме не отмечается. В трехкомпонентной смеси происходит также восстановление и оксида хрома и оксида ванадия. Поскольку при использовании в опытах NaCl на термограммах отмечается два эффекта, то измерив площади пиков на термограммах можно рассчитать по методу Берга величину экзотермического эффекта и степень восстановления оксида.
Таким образом, проведенные эксперименты показывают, что присутствие соли является эффективным средством активирования твердофазного взаимодействия между оксидами и РЗМ.
Активирующая способность соли объясняется тем, что она при размягчении перед плавлением создает электролитическую среду, плотно прилегающую как к оксидной, так и к металлической фазам и в этой среде происходит растворение оксидной пленки на металле, диффузия катионов металла и электронов осуществляется в солевой фазе со значительной скоростью и при этом реализуется большее сродство РЗМ к кислороду. Для активирования реакции между твердым оксидом и металлом пригодна любая соль, имеющая ионное кристаллическое строение и не разлагающаяся при нагревании с выделением окислителей. С учетом последнего требования, наиболее пригодным являются галогениды щелочных и щелочно-земельных металлов, которые являются весьма устойчивыми. Из них наиболее удобными для использования служат NaCl и KCl, так как не содержат кристаллизационной воды и доступны для промышленного применения.
Экспериментально установлено, что оптимальным с точки зрения степени восстановления оксида и соответственно качества получаемой лигатуры является следующее объемное соотношение измельченных компонентов - РЗМ: оксиды тугоплавких резких металлов: галогениды щелочных или щелочно-земельных металлов = 1: (0,25-0,75) : (0,5 - 1). Соотношение количеств оксида и металла в шихте должно быть таким, чтобы по возможности каждая частица металла контактировала с частицей оксида. При недостатке металла V(РЗМ)< 1 металлотермическая реакция идет вяло и степень восстановления мала. Такой же результат наблюдаем и при избытке металла V(РЗМ) >1. При малом содержании галогенида (V< 0,5) не создается сплошная прослойка между всеми частицами оксида и металла, что также снижает степень восстановления. При избытке галогенида (V>1) частицы металла и оксида ударяются друг от друга и не могут взаимодействовать.
Известно использование лантана в качестве восстановителя для получения самария, европия, тулия и иттербия. Восстановление в этом случае идет через жидкую фазу. В предлагаемом способе восстановление с применением РЗМ протекает в твердой фазе, что является неизвестным ранее. Другие признаки, отличающие предлагаемое техническое решение от прототипа, не выявлены в известных технических решениях при изучении данной и смежных областей техники и, следовательно, обеспечивают соответствие критерию "существенные отличия".
На фиг. 1 представлена термограмма взаимодействия оксидов тугоплавких металлов (SiO2) c РЗМ (Nd) в отсутствие соли щелочного или щелочно-земельного металла; на фиг. 2 - термограмма смеси с объемным соотношением компонентов V(Nd) : V(TiO2) : V(NaCl) = 1 : 0,5 : 0,5; на фиг. 3 - термограмма смеси при объемном соотношении компонентов V(Nd) : V(TiO2) : V(LiCl)= 1 : 0,5 : 0,5; на фиг. 4 и 5 - термограммы восстановления оксида хрома и оксида ванадия соответственно в трехкомпонентной смеси; на фиг. 6 - термограмма восстановления оксида титана с избытком восстановителя (РЗМ).
П р и м е р. (Получение лигатуры, содержащей титан и неодим). Для получения лигатуры (опыт 1), содержащей титан и неодим по предлагаемому способу, взяли 70 г Nd в виде опилок, 40 г TiO2 в виде порошка и 26 г NaCl в виде порошка (в объемном отношении компонентов 1 : 0,5 : 0,5 соответственно). Шихту тщательно перемешали и поместили в алундовый тигель, а затем в печь с инертной атмосферой (Ar). В течение 2 ч шихту нагрели до 1100 К, а затем охладили вместе с печью. Лигатуру извлекли из тигля с помощью молибденового инструмента. Она представляет собой спек черного цвета, легко поддающийся дроблению. Провели ДТА отдельно взятой пробы шихты. По термограмме рассчитали степень восстановления оксида титана, а затем и состав полученной лигатуры. Степень восстановления 55,5% . Лигатура содержит Ti 10,9% ; TiO2 14,6% ; Nd2O3 51,3% ; NaCl 21,5% ; Nd 1,7% .
П р и м е р. (Получение лигатуры, содержащей хром и неодим).
Для получения лигатуры, содержащей хром и неодим по предлагаемому способу (опыт 2), взяли 62,5 г Nd в виде опилок, 14,7 г Cr2O3 в виде порошка и 55 г NaCl в виде порошка в объемном отношении компонентов 1 : 0,25 : 0,75 соответственно. Шихту тщательно перемешали и поместили в алундовый тигель, а затем в печь с инертной атмосферой (Ar). В течение 2 ч шихту нагрели до 1100 К а затем охладили вместе с печью. Лигатуру извлекли из тигля с помощью молибденового инструмента. Провели ДТА отдельно взятой пробы шихты. По термограмме рассчитали степень восстановления оксида хрома, а затем и состав полученной лигатуры. Степень восстановления составила 85% . Лигатура содержит: Cr 6,5% ; Cr2O3 1,7% ; Nd2O3 20,9% , NaCl 41,6% ; Nd 29,4% .
П р и м е р. (Получение лигатуры, содержащей титан и диспрозий).
Для получения лигатуры, содержащей титан и диспрозий по предлагаемому способу (опыт 3), взяли 75 г Dy в виде опилок, 39 г TiO2 в виде порошка и 51 г KCl (в объемном отношении компонентов 1 : 0,5 : 1 соответственно).
Шихту тщательно перемешали и поместили в алундовый тигель, а затем печь с инертной атмосферой (Ar). В течение 2 ч шихту нагрели до 1150 К, а затем охладили вместе с печью. Лигатуру извлекли из тигля с помощью молибденового инструмента. Она представляет собой спек черного цвета, легко поддающийся дроблению. Провели ДТА отдельно взятой пробы шихты. По термограмме рассчитали степень восстановления оксида титана и состав полученной лигатуры. Степень восстановления 60% . Лигатура содержит Ti 8,6% ; Dy 7,0% ; TiO2 9,4% KCl 30,8% ; Dy2O3 44,1% .
В наших опытах нагрев шихты производился со скоростью ≈8 к/мин. При этом металлотермическая реакция заканчивалась через 15-20 мин после ее начала при продолжающемся нагреве соли до расплавления. Если производить нагрев шихты с большей скоростью, то потребуется выдержка расплава в печи в течение 10-15 мин перед охлаждением. Образующийся в результате предлагаемого процесса металл, входящий в состав лигатуры, является мелкодисперсным, поэтому его усвояемость основным металлом при легировании должна быть высокой.
Кроме указанных примеров, проведено восстановление различными РЗМ оксидов кремния (SiO2), железа (Fe2O3), ванадия (V2O5). Восстановленными могут быть не только чистые индивидуальные оксиды, но и их смеси. В качестве восстановителей можно использовать также не только чистые индивидуальные РЗМ, но и их смеси (мишметалл).
Результаты проведенных экспериментов, а также опытов с объемным соотношением компонентов, выходящим за заявленные пределы, представлены в табл. 2.
Получаемая по предлагаемому способу лигатура содержит не только металлическую фазу, но и галогенид и образующийся в результате реакции оксид РЗМ. Это создает ряд преимуществ при ее использовании для обработки металла как внутри, так и вне печи. Имеющийся в смеси галогенид будет способствовать разжижению шлака и увеличению его электропроводности при обработке в печи и будет уменьшать потери легирующих элементов вследствие окисления газовой фазой при внепечной обработке. Галогениды щелочных металлов значительно повышают коэффициент распределения серы между шлаком и металлом и ускоряют массообменные процессы.
Оксиды, присутствующие в лигатуре, также не мешают применению лигатуры, однако остающийся после обработки металла лигатурой шлак необходимо использовать как компонент шихты для традиционной высокотемпературной металлотермии.
Кроме того, получаемая лигатура содержит 1-30% РЗМ, что повышает ее ценность.
Внедрение предлагаемого способа для малотоннажного производства лигатур, состоящих из РЗМ и тугоплавких редких металлов, не представляет значительных трудностей, поскольку не требуются оборудование для получения высоких температур и жаростойкие и жаропрочные материалы. Вместе с тем значительно снижаются энергетические затраты на проведение процесса. (56) Дубровин А. С. , Русаков Л. Н. , Плинер Ю. Л. Миграция алюминия и смачивания в процессе алюмотермического восстановления, Изв. АН СССР, Металлургия и горное дело, 1964, N 2, с. 51-57.
Claims (1)
- СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЛИГАТУРЫ ТУГОПЛАВКИХ РЕДКИХ МЕТАЛЛОВ, включающий смешивание измельченного восстановителя с измельченным оксидом тугоплавкого редкого металла и нагрев в инертной атмосфере, отличающийся тем, что, с целью снижения энергетических затрат, в качестве восстановителя используют редкоземельные металлы, смешивание осуществляют в присутствии измельченного галогенида щелочного и/или щелочно-земельного металла при следующем объемном соотношении компонентов: редкоземельный металл: оксид тугоплавкого редкого металла: галогенид щелочного и/или щелочно-земельного металла 1 : (0,25 - 0,75) : (0,5 - 1,0), а нагрев ведут до расплавления галогенида.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU5005164 RU2009231C1 (ru) | 1991-07-16 | 1991-07-16 | Способ получения лигатуры тугоплавких редких металлов |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU5005164 RU2009231C1 (ru) | 1991-07-16 | 1991-07-16 | Способ получения лигатуры тугоплавких редких металлов |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2009231C1 true RU2009231C1 (ru) | 1994-03-15 |
Family
ID=21586748
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| SU5005164 RU2009231C1 (ru) | 1991-07-16 | 1991-07-16 | Способ получения лигатуры тугоплавких редких металлов |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2009231C1 (ru) |
-
1991
- 1991-07-16 RU SU5005164 patent/RU2009231C1/ru active
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR910001356B1 (ko) | 희토류 염화물의 비전해 환원방법 | |
| US4636353A (en) | Novel neodymium/iron alloys | |
| RU97117983A (ru) | Металлические композиционные материалы на основе алюминиевых сплавов, армированных керамическими частицами tib2 | |
| US3721549A (en) | Preparation of metal ingots from the corresponding metal oxides | |
| Chen et al. | Solubility and dissolution behavior of ZrO2 in KF–AlF3 molten salts | |
| RU2124574C1 (ru) | Способ получения лигатуры скандий-алюминий (его варианты) | |
| JPH0512320B2 (ru) | ||
| JP2003529678A (ja) | 鉄および周期表の５または６族の少なくとも一つのさらなる元素を含有する塊 | |
| CA1175661A (en) | Process for aluminothermic production of chromium and chromium alloys low in nitrogen | |
| US1775159A (en) | Metal and process of manufacture | |
| Yeremenko et al. | Constitution of the Hf-Ni system up to 50 at.% Ni | |
| KR920007932B1 (ko) | 희토류-철 합금의 제조방법 | |
| US4992096A (en) | Metallothermic reduction or rare earth metals | |
| US4297132A (en) | Electroslag remelting method and flux composition | |
| US4177059A (en) | Production of yttrium | |
| JP2000054009A (ja) | 合金粉末の製造方法及びそれを用いた熱電素子の製造方法 | |
| US3282680A (en) | Process of degassing copper alloys | |
| RU2080405C1 (ru) | Способ получения фосфорсодержащего сплава | |
| JPH0820829A (ja) | 硫黄含有量の低い銅又は銅合金の溶製方法 | |
| JPS61157646A (ja) | 希土類合金の製造方法 | |
| Biswas et al. | Synthesis of neodymium aluminide by aluminothermic reduction of neodymium oxide | |
| RU2629121C1 (ru) | Способ получения силицидов титана | |
| US20260002235A1 (en) | Method for Producing Rare Earth Metals via Thermite Reduction of Rare Earth Compounds with Aluminum | |
| RU2031132C1 (ru) | Способ переплава отходов сложнолегированных сплавов | |
| RU2061078C1 (ru) | Способ получения сплавов на основе редкоземельных металлов, скандия и иттрия |