Институт металлургии УрО РАН

С. А. Красиков, вед. науч. сотр., sankr@mail.ru

А. А. Пономаренко, инженер

О. А. Ситникова, аспирант

С. В. Жидовинова, ст. науч. сотр.

Уральский федеральный университет им. Первого Президента России Б. Н. Ельцина

А. Л. Надольский, доцент

Выполнено исследование алюминотермического восстановления диоксида титана с получением сплавов Ti – Al, содержащих 30–80 % Ti, в печи сопротивления и дуговой электропечи. Показано, что при плавках в корундовых и магнезитовых тиглях изменение в шихтах TiO₂ – CaO – CaF₂ – Al отношений TiO₂ : Al от 1,0:1,5 до 1,0:0,6 позволяет получить сплавы, в которых основными фазами являются термодинамически устойчивые интерметаллические соединения TiAl₃, TiAl, Ti₂Al. При этом было обнаружено хорошее разделение металлической и шлаковой фаз и были достигнуты степень извлечения титана в сплав более 90 % и содержание кислорода и азота в металле 0,1–0,3 % и менее 0,1 % соответственно. Использование восстановителя — алюминия в виде крупки 0,1–0,3 мм вместо порошка крупностью –0,1 мм и применение предварительного таблетирования шихт под давлением (100–150)·105 Па практически не отразилось на показателях процесса. При плавках в графитовых тиглях, несмотря на высокие показатели по содержанию титана в сплаве и извлечению титана в сплав, было обнаружено интенсивное образование карбидных фаз, отвечающих соединениям Ti₃AlC₂ и TiC, что отразилось на существенном повышении температуры плавления металла >1700 °C и ухудшении разделения металла и шлака. Полученные результаты указывают на перспективность использования регулируемого температурного режима при процессе алюминотермическом получении сплавов Ti – Al для промышленного применения.

Работа выполнена при финансовой поддержке УрО РАН по проекту № 09-Т-3-1007 программы фундаментальных исследований ОХНМ РАН и финансовой поддержке Министерства образования и науки Российской Федерации в рамках федеральной целевой программы «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009–2013 гг.

1. Мурач Н. Н., Лисиенко В. Т. Алюминотермия титана. — М. : ЦНИИцветмет, 1958. — 51 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. Andreev D. E., Sanin V. N., Yukhvid V. I. SVS Metallurgy of Titanium Aluminides // Int. J. of SHS. 2005. Vol.14, N 3. P. 219–234.
4. Андреев Д. Е., Санин В. Н., Юхвид В. И. Закономерности горения и фазоразделения при получении литых алюминидов титана в режиме самораспространяющегося высокотемпературного синтеза // Экспериментальное изучение шлаковых расплавов; взаимодействие металл–шлак : труды XII Российской конференции «Строение и свойства металлических и шлаковых расплавов». — Екатеринбург : УрО РАН, 2008. Т. 3. С. 26–28.
5. Krasikov S. A., Nadolsky A. L., Shapovalov A. G., Pazdnikov I. P.,Tashmurzin A. Y., Shurygin Y. Y., Osokina M. A. Phase formation in the process of iron and titanium oxides metallothermic reduction // Journal of Physics: Conference Series. 2008. Vol. 98. P. 072013.
6. Krasikov S. A., Nadolsky A. L., Dolmatov A. V., Chentsov V. P., Kuzas E. A. Prospect of metallothermic titaniumaluminum alloys production // Rare Metals, Spec. Issue. October 2009. Vol. 28. P. 212–213.
7. Красиков С. А., Надольский А. Л., Набойченко С. С., Шурыгин Ю. Ю. Пирохимическая технология переработки титансодержащих шлаков // Материалы I научно-практической конференции «Новые подходы в химической технологии и практика применения процессов экстракции и сорбции». Санкт-Петербург, 12–15 мая 2009. — Апатиты : КНЦ РАН, 2009. С. 112–113.
8. Надольский А. Л., Красиков С. А., Паздников И. П., Шаповалов А. Г., Шурыгин Ю. Ю., Кузас Е. А. О перспективах переработки шлаков производства ферротитана // Технология производства металлов и вторичных материалов. 2010. № 1. С. 53–57.
9. Атлас шлаков : справочное издание / под ред. И. С. Куликова ; пер. с нем. — М. : Металлургия, 1985. — 208 с.
10. Хансен М., Андерко К. Структуры двойных сплавов. — М. : Государственное научно-техническое изд-во лит-ры по чер. и цвет. металлургии, 1962. Т.1. — 608 с.
11. Гасик М. И., Лякишев И. Л., Емлин Б. И. Теория и технология производства ферросплавов. — М. : Металлургия, 1988. — 784 с.
12. Диаграммы состояния двойных металлических систем : справочник / под общ. ред. Н. П. Лякишева. — М. : Машиностроение, 1996. Т. 1. — 992 с.