Институт металлургии Уральского отделения РАН, г. Екатеринбург, Россия:

Агафонов С. Н., аспирант, эл. почта: agafonovs@yandex.ru

Красиков С. А., вед. науч. сотр.

Ведмидь Л. Б., ст. науч. сотр.

Жидовинова С. В., ст. науч. сотр.

Пономаренко А. А., мл. науч. сотр.

Проведено исследование алюмино-кальцийтерми ческого восстановления диоксида циркония с получением сплавов Al – Zr, содержащих 50–60 % Zr. При использовании методов дифференциально-термического (ДТА) и рентгенофазового анализов (РФА) выявлено, что при нагреве шихт ZrO₂:Al и ZrO₂:(Al + Ca) с соотношением компонентов от 1,0:0,5 до 1,0:1,0 в кинетически активную стадию реакции взаимодейст вия переходят после образования жидкого алюминия. Начальная стадия как при алюмино-, так и при алюмино-кальцийтермическом восстановлении ZrO₂ характе ризуется образованием устойчивого конгруэнтного соединения Al3Zr. Частичная замена (15 %) в шихтах алюминия на кальций способствует снижению температуры образования интерметаллического соеди нения с 1022 до 908 ^оС и росту экзотермического теплового эффекта, соответствующего этому процессу. Моделирование алюмино-кальцийтермического восстановления циркония в печи сопротивления согла совалось с данными ДТА и характеризовалось хорошим разделением металлической и шлаковой фаз. В полу ченных сплавах Zr – Al, содержащих 50–55 % циркония, зафиксировано присутствие интерметаллических соединений Al₃Zr и Al₂Zr. Использование кальция в качестве восстановителя сопровождалось образованием в металлической фазе соединения Al₄Ca. Применение регулируемого температурного режима позволило проводить процесс плавки на легкоплавких конечных шлаках CaO – Al₂O₃ – CaF₂ и добиться образования сплавов с концентрацией <0,15 % кислорода и <0,01 % азота и извлечения в металл >90 % циркония, что указывает на перспективность использования такого подхода в технологии металлотермического получения алюминий-циркониевых сплавов.

Выполненные эксперименты проводили на оборудовании ЦКП «УРАЛ-М» ИМЕТ УрО РАН.
Работа выполнена при финансовой поддержке УрО РАН по проекту № 12-Т-3-1017 программы фундаментальных исследований ОХНМ РАН.

1. Гасик М. И., Лякишев Н. П., Емлин Б. И. Теория и технология производства ферросплавов. — М. : Металлургия, 1988. — 784 с.
2. Напалков В. И., Бондарев Б. И., Тарарышкин В. И., Чухров М. В. Лигатуры для производства алюминиевых и магниевых сплавов. — М. : Металлургия, 1983. — 160 с.
3. Агафонов С. Н., Красиков С. А., Пономаренко А. А., Овчинникова Л. А. Фазообразование при алюминотермическом восстановлении ZrO₂ // Неорганические материалы. 2012. Т. 48, № 8. С. 927–934.
4. Roine A. Outokumpu HSC Chemistry for Windows. Chemical Reaction and Equilibrium Software with Extensive Thermochemical Database. — Pori : Outokumpu Research OY, 2006. — 448 p.
5. Хансен М., Адерко К. Структуры двойных сплавов. — М. : Гос. науч.-техн. изд-во лит-ры по черной и цветной металлургии, 1962. Т. 1. — 608 с.
6. Диаграммы состояния двойных металлических систем : справочник / под общ. ред. Н. П. Лякишева. — М. : Машиностроение, 1996. Т. 1. — 992 с.
7. Попель С. И. Поверхностные явления в расплавах. — М. : Металлургия, 1994. — 440 с.
8. Агафонов С. Н., Красиков С. А., Рябов В. В., Истомин С. А. Влияние оксидов циркония и молибдена на вязкость и электропроводность оксидно-фторидных шлаков // Расплавы. 2012. № 1. С. 29–34.
9. Атлас шлаков : справочное издание / под ред. И. С. Куликова ; пер. с нем. — М. : Металлургия, 1985. — 208 с.
10. Лепинских Б. М., Белоусов А. А., Бахвалов С. Г. и др. Транспортные свойства металлических и шлаковых расплавов : справочник / под ред. Н. А. Ватолина. — М. : Металлургия, 1996. — 649 с.