Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии твердого тела Уральского отделения РАН, г. Екатеринбург, Россия:
Скачков В. М., науч. сотр.
Яценко С. П., зав. лабораторией, e-mail: yatsenko@ihim.uran.ru
ОАО «Каменск-Уральский металлургический завод», г. Каменск-Уральский, Россия:
Варченя П. А., нач. бюро по перспективным технологиям
Овсянников Б. В., гл. спец. по литейному производству
Введение скандия в алюминиевые сплавы повышает механические свойства, коррозионную стойкость и обеспечивает свариваемость конструкций. Возможность крупномасштабного извлечения скандия из шламов глиноземного производства, а ежегодно на каждом заводе вместе со шламом выбрасывается в отвал >150 т скандия, позволяет планировать использование этого рассеянного элемента не только в авиакосмической, но и в гражданских отраслях техники и в области спорта. Инжекционный способ модифицирования сплава способствует повышению его качества путем интенсификации обменных процессов, более равномерному распределению легирующего компонента, удалению части примесей, а также ликвидации промежуточной стадии — приготовления лигатуры. Выполненные исследования по инжекции в лабораторных условиях и проведение 3 плавок в заводских печах ОАО «КУМЗ» позволили отработать технологию, уточнить составы порошка. Показано, что замена в галогенидных смесях щелочных компонентов на кальциевые снижает содержание их как примесей в конечном сплаве. Установлено также, что при существующих жестких требованиях к содержанию натрия для таких сплавов при инжекционном способе можно использовать первичный алюминий (марки А85), более чистый металл не требуется. Инжекцию осуществляли с помощью установки УФР-20 при температуре 780–800 оС. Изучена отливка слитков с разной скоростью литья. Ликвация скандия в слитках незначительная. В плавках с алюминий-магниевым сплавом (марки 1545К) использовали необходимые лигатуры и присадку карналлитового флюса. Литье слитков диам. 270 мм проводили с разной скоростью при температуре 720–740 оС. Сплавы гомогенизировали. Содержание примесей натрия и водорода ниже предельно допус тимых. Концентрация кальция в слитках <10–2 % (мас.). Эвтектические интерметаллические соединения сплавов имеют вид частиц неправильной и скелетообразной формы протяженностью 10–30 мкм.
Работа выполнена при частичной финансовой поддержке программ Президиума УрО РАН, проекты № 13-П-3-1016, № 11-33-02-РЦ.
1. Кузнецов Ю. М. Инжекция технологических порошков в жидкий металл. — Екатеринбург : УрО РАН, 2003. — 176 с.
2. Филатов Ю. А. Аl – Mg – Sc-сплавы для сварных конструкций // Технология легких сплавов. 2004. № 5. С. 13–16.
3. Молчанова Л. В. Влияние скандия на фазовый состав и механические свойства сплавов типа АБМ // Металлы. 2010. № 5. С. 69–72.
4. Ажажа В. М., Борц Б. В., Ванжа А. Ф. и др. Возможности применения редкоземельных элементов при создании конструк ционных элементов для атомной промышленности // Вопросы атомной науки и техники. Сер. 17. 2008. № 1. С. 195–201.
5. Пягай И. Н., Яценко С. П., Скачков В. М. Опытно-промыш ленное производство для извлечения скандия из шлама глиноземного производства // Цветные металлы. 2011. № 12. С. 75–79.
6. Комиссарова Л. Н. Неорганическая и аналитическая химия скандия. — М. : Эдиториал УРСС, 2001. — 512 с.
7. Яценко С. П., Овсянников Б. В., Ардашев М. А., Сабирзянов А. Н. Цементационное получение «мастер-сплава» из фторидно-хлоридных расплавов // Расплавы. 2006. № 5. С. 29–36.
8. Petzel T., Schneider F., Hormann B. On the phase diagram of binary system Sc2O3–ScF3 in the temperature range 1400–1840 K // Thermochimica Acta. 1996. Vol. 276. P. 1–6.
9. Махов С. В., Москвитин В. И. Современная технология получения алюминиево-скандиевой лигатуры // Цветные металлы. 2010. № 5. С. 95–97.
10. Пат. 2124574 РФ. Способ получения лигатуры скандий – алю миний (его вариант) / Шубин А. Б., Зобнин С. С., Яценко С. П. ; заявл. 16.10.1997 ; опубл. 10.01.1999.
11. Пат. 2361941 РФ. Способ получения лигатуры алюминий – скандий, флюс для получения лигатуры и устройство для осуществления способа / Яценко С. П., Сабирзянов А. Н., Яценко А. С. ; заявл. 06.06.2007 ; опубл. 20.12.2008.
12. Шубин А. Б., Шуняев К. Ю. Термодинамические расчеты взаимодействия галогенидов скандия с алюминием // Журн. физ. хим. 2010. Т. 84, № 12. С. 2205–2210.
13. Яценко С. П., Яценко А. С., Хохлова Н. А. Получение лигатур на основе алюминия методом высокотемпературных обменных реакций в расплавах солей. Солевая система фторида и хлорида кальция для получения скандиевой лигатуры // Расплавы. 2008. № 6. С. 85–89.
14. Бергман А. Г., Дергунов Е. И. Диаграмма плавкости системы LiF – KF – NaF // Доклады АН СССР. 1941. Т. 31, № 8. С. 752–753.