Способ получения сплавов титана
Патент 448243
Авторы
Способ получения сплавов титана
Иллюстрации
Реферат
44824З
ОЛИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Союз Советских
Социалистических
Республик (61) Зависимое от авт. свидетельства (22) Заявлено 30.03.73 (21) 1901717, 22-1 с присоединением заявки № (32) Приоритет
Опубликовано 30.10.74. Бюллетень № 40
Дата опубликования описания 09.07.75 (51) М. Кл. С 22с 15/00
С 22b 53/00
Государственный комитет
Совета Министров СССР (53) УДК 669.295.5.094..23 (088.8) ло делам иэобретений и открытий (72) Авторы изобретения Б. С. Гамелкин и И. М. Чепрасов (71) Заявитель Государственный ордена Октябрьской Революции научно-исследовательский и проектный институт редкометаллической промышленности (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СПЛАВОВ ТИТАНА
Изобретение относится к области металлургии титана и его сплавов.
Известен способ получения сплавов титана путем металлотермического восстановления раствора хлорида титана с хлоридом легирующего металла с определенным постоянным соотношением, необходимым для получения сплава заданного состава.
Для этого способа характерна неравномерность распределения легирующих элементов в продуктах восстановления.
Отличительной особенностью предлагаемого способа является то, что восстановление проводят с изменением концентрации хлорида легирующего металла в растворе по ходу процесса; концентрацию хлорида легкоплавкого легирующего металла уменьшают от 1,0 — 1,4 в начале процесса до 0,6 — 1,0 в конце процесса от заданного содержания легирующего металла в сплаве; концентрацию хлорида тугоплавкого легирующего металла увеличиваюг от 0,5 — 1,0 в начале процесса до 1,0 — 1,5 в конце процесса от заданного содержания легирующего металла в сплаве.
Это позволяет повысить однородность получаемых сплавов.
Сущность способа заключается в том, что металлотермическому восстановлению подвергают растворы (или суспензии) галогенидов переменного состава с уменьшающейся или увеличивающейся по ходу процесса концентрацией хлорида легирующего металла; причем начальная концентрация хлорида легкоплавкого металла соответствует 1,0 — 1,4, а ко5 нечная 0,6 — 1,0 заданного содержания легкоплавкого металла в сплаве; начальная концентрация хлорида тугоплавкого металла соответствует 0,5 — 1,0, а конечная 1,0 — 1,5 заданного содержания тугоплавкого металла в
1о получаемом сплаве. Процесс ведут при 700—
1000 С, скорости непрерывной подачи реагентов 5 — 100 г/см2 час при степени использования магния 40 — 80% и температуре растворов (или суспензий) 20 — 160 С.
15 Пример 1. Для получения губчатого сплава титана с заданным содержанием 20 /о алюминия (22,3 вес. % А1С1а) приготавливают при
20 С исходную суспензию AIC!3 в TICI4 с содержанием 30,3 вес. % А1С1а, что соответству20 ет 26% Al в сплаве (1,3 от заданного содержания). Приготовленную суспеизию при непрерывном ее разбавлении тетрахлоридом титана подают в реактор восстановления (диаметр
140 мм, высота 400 мм) со скоростью 4 кг/час
25 на поверхность расплавленного и нагретого до
850 С магния, взятого с избытком 80%, проводя восстановление в интервале 850 — 920 С.
Концентрацию А1С1а в непрерывно подаваемой суспензии монотонно уменьшают по ходу
30 восстановления от 30,3 вес. /о (соответствует
448243
Сапунова, 2
Типография, ftP.
26% Al, т. е. 1,3 от заданного содержания в сплаве) в начале восстановления до 16,9 вес. % (соответствует 14 /о Al, т. е. 0,7 от заданного содержания в сплаве) в конце восстановления.
Реакционную массу подвергают вакуумной сепарации при 900 — 980 С. Полученный блок губки (диаметр 140 мм, высота 110 мм) весом
1,1 кг анализируют на содержание алюминия по высоте (через каждые 20 мм) и сечению (через 25 мм).
Максимальное отклонение от заданного содержания алюминия в губчатом сплаве, полученном предлагаемым и известным способами составляет соответственно 5 — 6 и + 25—
45 отн. /о.
Прим ер 2. Для получения сплава титана с 20 /о галлия приготавливают при 30 С исходный раствор хлорида галлия в тетрахлориде титана с содержанием 16,8 вес. % GaC1, что соответствует содержанию 24% Ga в сплаве, т. е. 1,2 от заданного содержания, Приготовленный раствор при непрерывном его разбавлении тетрахлоридом титана подвергают восстановлению магнием (параметры восстановления те же, что и приведенные в примере 1). Концентрацию Ga.Сlз в непрерывно подаваемом растворе уменьшают по ходу восста. новления от 16,8 вес. /о баС1з (соответствует
24 /о Ga, т. е. 1,2 от заданного содержания в сплаве) в начале восстановления до 10,9 вес. %
GaC1> (соответствует 16 вес. /о Ga, т. е.
0,8 от заданного содержания в сплаве) в конце восстановления. Однородность сплава титана с галлием значительно выше, чем у полученного известным способом. Отклонение от заданного содержания галлия в сплаве, полученном предлагаемым и известным способами составляет соответственно
+3 — 5 и +25 — 30 отн. %.
Пример 3. Для получения губчатого сплава титана с заданным содержанием 30% молибдена приготавливают при 20 С исходную суспензию МоС1з в TiC14 с содержанием
40 вес. /о молибдена в сплаве (1,3 заданного содержания) . Приготовленную суспензию при постоянно уменьшающемся разбавлении тетрахлоридом титана подают в реактор восстановления (диаметр 140 мм, высота 40 мм) на поверхность расплавленного и нагретого до
800 С магния, взятого с избытком 80%, проводя восстановление в интервале 800 — 900 С.
Концентрацию подаваемой суспензии по ходу восстановления монотонно повышают от 15 вес, % МоС1з (соответствует содержанию 20%
Мо в сплаве, т. е. 0,7 от заданного) до 33,5%
МоС1з (соответствует содержанию 40% Мо в сплаве, т. е. 1,3 заданного) в конце восстановления. Реакционную массу подвергают вакуумной сепарации при 900 — 980 С. Полученный блок губки (диаметр 140 мм, высота 100 м) весом 1,2 кг анализируют на содержание молибдена по высоте через каждые 20 мл и сечению — через 25 мм. Результаты анализа покаЗаказ 1442/17 Изд. № 1170
4 зывают, что однородность губчатого сплава титана с молибденом, полученного предлагаемым способом, значительно выше, чем полученного известными способами (путем магниетермического восстановления суспензий постоянного состава). Максимальное отклонение от заданного содержания молибдена в губчатом сплаве, полученном предлагаемым и известным способами составляет соответственно 1-5 и 25 — 40 отн. %.
Пример 4. Для получения губчатого сплава титана с 20% вольфрама приготавливают при 20 С исходную суспензию %С1а и TiC14 с содержанием 19 вес. /о WC16, что соответствует содержанию 30 вес. % вольфрама в сплаве (1,5 от заданного содержания). Приготовленную суспензию разбавляют тетрахлоридом титана и восстанавливают магнием (условия восстановления те же, что и в примере 4).
Концентрацию подаваемой суспензии по ходу восстановления постоянно повышают от
5,7 вес. % ЮС1в (соответствующей 10 вес. %
W в сплаве, т, е. 0,5 от заданного) до 19%
%С1а (исходная суспензия). Реакционную массу подвергают вакуумной сепарации (параметры сепарации те же, что и в примере 3), а полученный после сепарации блок губчатого сплава анализируют на содержание вольфрама.
Результаты анализа свидетельствуют, что однородность сплава Ti с W, полученного предлагаемым способом, значительно выше, чем полученного известным способом. Максимальное отклонение от расчетного содержания вольфрама в губчатом сплаве, полученном предлагаемым и известным способами, лежит в пределах соответственно 5 — 8 и -1-30—
50 отн..o .
Аналогично получают сплавы титана с ниобием, танталом и другими металлами.Предмет изобретения
1. Способ получения сплавов титана путем металлотермического восстановления раствора хлорида титана с хлоридом легирующего металла, отличающийся тем, что, с целью повышения однородности получаемых сплавов, восстановление проводят с изменением концентрации хлорида легирующего металла в растворе по ходу процесса.
2, Способ по п. 1, отличающийся тем, что концентрацию хлорида легкоплавкого легнрующего металла уменьшают от 1,0 — 1,4 в начале процесса до 0,6 — 1,0 в конце процесса от заданного содержания легирующего металла в сплаве.
3. Способ по п, 1, отличающийся тем, что концентрацию хлорида тугоплавкого легирующего металла увеличивают от 0,5 — 1,0 в начале процесса до 1,0 — 1,5 в конце процесса от заданного содержания легирующего металла в сплаве.
Тираж 651 Подписное