Способ получения магниево-циркониевых лигатур

 

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при получении магниево-циркониевых лигатур и сплавов. Способ включает введение в расплав карналлита фторцирконата калия при температуре расплава 640-650°С, введение в полученный расплав для восстановления циркония порции магния в количестве в 2,0-2,4 раза больше стехиометрически необходимого, перемешивание расплава, слив солей, введение второй порции магния в полученную лигатуру в количестве, обеспечивающем заданное содержание магния и циркония. При этом для восстановления циркония порцию магния вводят через 30-35 мин, расплав перемешивают в течении 10-15 мин, а вторую порцию магния вводят сразу после слива солей. Вторую порцию магния вводят в количестве, обеспечивающем содержание циркония в лигатуре 5-20%. Изобретение позволяет повысить качество лигатуры за счет снижения содержания в ней примесей кислорода, водорода и азота. 1 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к области цветной металлургии и, в частности, к способам получения магний-циркониевых лигатур и сплавов.

Известен способ получения алюминиево-циркониевых лигатур восстановлением циркония из его галогенидов в смеси с хлоридами натрия и калия, согласно которому алюминий вводят в расплавленную смесь, содержащую 35-50% четыреххлористого циркония и 65-50% хлоридов натрия и калия [1].

Этот способ имеет существенный недостаток, заключающийся в том, что расплав солей перед введением алюминия нагревают до 700-750°С, что приводит к значительной возгонке паров четыреххлористого циркония, в результате извлечение циркония не превышает 90%, а содержание циркония в лигатуре 5%.

Известен способ получения магниево-циркониевых лигатур, включающий восстановление хлорида циркония путем введения магния в расплав хлоридов щелочных и щелочноземельных металлов при перемешивании [2].

Недостатком способа является низкие извлечение циркония и качество получаемой лигатуры.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ получения магниево-циркониевых лигатур по А.С. №400629, заключающийся в введении в расплав карналлита фторцирконата калия с последующим введением магния при температуре расплава 640-680°С в количестве 1,5-2,4 раза больше стехиометрически необходимого, а через 15-30 мин соли сливают и в лигатуру вводят вторую порцию магния в количестве, обеспечивающем содержание циркония в лигатуре 15-25%.

Недостатком способа является низкое и неустойчивое извлечение циркония при производстве сплавов МЛ8, МЛ10, МЛ11, которое колеблется от 35 до 75%. Определяющим является расчетное количество циркония в шихте: 1,3-1,5% для сплавов МЛ10 и МЛ12, 2,0-2,4% для сплава МЛ8 на свежие металлы; 0,8-1,3% на возврат. Это связано с присутствием в лигатуре кислорода, водорода и азота, набираемых из атмосферы.

Известно, что легирование магниевых сплавов цирконием приводит к значительному измельчению зерна, но в твердый раствор внедрения кислорода в α-Zr приводит к уменьшению центров кристаллизации и к снижению эффекта легирования магниевых сплавов, при этом часть примесных фаз оседает на дно тигля, вследствие этого усвояемость циркония в сплавах резко снижается. В лигатуре с плохой вводимостью циркония содержится в 1,5-2 раза больше кислорода, а содержание водорода достигает более 400 ³/г. Лигатура, содержащая водорода менее 70 м³/г, обеспечивает усвояемость циркония в процессе получения сплава МЛ 12 и составляет от 56,6 до 76%, в сплаве ВМ65-1 составляет 71,4-73%, при этом в сплавах обеспечивается необходимое по ГОСТу содержание циркония.

При комнатной температуре устойчивость циркония в отношении воздействия газов исключительно высока, но при температуре выше 400°С он легко вступает во взаимодействие с кислородом, водородом и азотом. Так, температура расплава богатой лигатуры по цирконию после окончания реакции выше 650°С, через 15 мин после заливки второй порции магния содержание водорода в лигатуре составляет более 400 м³/г, после 6 мин - 117 м³/г, после 3 мин - 93,0 м³/г. Задачей, на решение которой направлено данное изобретение, является повышение качества лигатуры и снижение содержания в лигатуре примесей кислорода, водорода и азота.

Эта задача достигается тем, что способ получения магний-циркониевой лигатуры включает введение в расплав карналлита фторцирконата калия при температуре 640-650°С, введение в полученный расплав для восстановления циркония порции магния в количестве 2,0-2,4 раза больше стехиометрически необходимого, перемешивание расплава, слив солей, введение второй порции магния в полученную лигатуру в количестве, обеспечивающем заданное содержание магния и циркония. Для восстановления циркония порцию магния вводят через 30-35 мин, расплав перемешивают в течение 10-15 мин, а вторую порцию магния вводят сразу после слива солей, обеспечивая содержание циркония в лигатуре 5-20%.

Источники информации

1. А.С. СССР №254090, кл С 22/02, 1968.

2. А.С. СССР №382729, кл С 22/00, 1971.

3. А.С. СССР №400629, кл С 22 С 35/00, 1973.

Формула изобретения

1. Способ получения магний-циркониевой лигатуры, включающий введение в расплав карналлита фторцирконата калия при температуре расплава 640-650°С, введение в полученный расплав для восстановления циркония порции магния в количестве в 2,0-2,4 раза больше стехиометрически необходимого, перемешивание расплава, слив солей, введение второй порции магния в полученную лигатуру в количестве, обеспечивающем заданное содержание магния и циркония, отличающийся тем, что для восстановления циркония порцию магния вводят через 30-35 мин, расплав перемешивают в течение 10-15 мин, а вторую порцию магния вводят сразу после слива солей.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что вторую порцию магния вводят в количестве, обеспечивающем содержание циркония в лигатуре 5-20%.