Усовершенствование процессов синтеза лигатур алюминий-магний-скандий металлотермическим методом

• Автор: Куценко, Денис Викторович
• Шифр специальности: 05.16.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 135 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ. ГЛАВА I. СОСТОЯНИЕ И ПЕРСПЕКТИВЫ ПРОИЗВОДСТВА МАТЕРИАЛОВ НА ОСНОВЕ СКАНДИЯ. ГЛАВА II. Диаграммы состояния металлического скандия с металлами. Обезвоживание кристаллогидратов хлоридов скандия. Глубокая очистка скандийсодержащих хлоридных расплавов. ГЛАВА III. Синтез тройной лигатуры алюминий магний скандий восстановлением оксида скандия в расплаве галогенидов. ГЛАВА IV. БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК2
Благодаря этим свойствам небольшая добавка скандия позволяет получать слитки и сварные швы с недендритной структурой и, как следствие этого, с повышенной характеристикой комплекса эксплуатационных свойств 9. В частности, введение скандия в сплавы позволяет увеличить прочность сплавов на МПа . Разработаны и выпускаются промышленные алюминиевые сплавы, легированные малой добавкой скандия десятые и даже сотые доли процента 9. Подтверждается, что эти сплавы обладают сочетанием уникальных свойств хорошей свариваемостью, возможностью деформироваться в режиме сверхпластичности, высокими механическими свойствами и др.


Металлический скандий высокой чистоты представляет собой плотный мягкий металл, имеет серебристый цвет с желтоватым отливом, хорошо обрабатывается, поддается прокатке и штамповке. Скандий имеет один с1 и два 5валентных электрона, поэтому его основная валентность 3, но в особых условиях могут быть получены соединения двухвалентного скандия БсСЬ и др Окислительновосстановительный потенциал 8сс2 1,8 В, 8сс 1,4 В. Скандий реагирует с кислородом, серой, углеродом, азотом, галогенами. При окислении металлического скандия вероятно образование оксида переменного состава 8сз. По данным изометрических исследований, поверхность металлического скандия на воздухе при С за 0 ч покрывается пленкой толщиной около 0 А, после чего окисление прекращается последующее окисление скандия наблюдается при 0С. В атмосфере кислорода заметное окисление металла отмечается при 0С, при этом во влажном воздухе процесс протекает значительно активнее. Оксид скандия БсгОз белый порошок, плотность его 3,4 гсм3, температура плавления С. В воде кристаллический кубический оксид практически не растворяется, плохо растворяется в холодных кислотах, хорошо в концентрированных и при нагревании. Гидроксид скандия 8сОНз обладает амфотерными свойствами характеризуется ярко выраженной склонностью к образованию основных солей, обладает также кислотными свойствами, осаждения гидроокиси 4,,9. Свежеосажденный 8сОНз легко растворяется в разбавленных кислотах, образуя соли скандия, и хуже в концентрированных растворах аммиака, хорошо в концентрированных растворах щелочи при кипячении. При нагревании на воздухе гидроксид ступенчато обезвоживается при С образуется 8сООН, при С 8с2Оз8сООН, который легко растворяется в концентрированном растворе ЫаОН. Процесс взаимодействия скандия с азотом практически начинается при 0С, и после ч нагрева при 0С в реакцию вступают металла с образованием 8сЫ. ГПа. БсЫ устойчив на воздухе до 0С, при нагреве окисляется, устойчив в кипящей воде, разлагается концентрированной НМОз и Н , растворяется в кипящих растворах ИаОН компактные образцы 8сЫ обладают высокой стойкостью к кипящим растворам щелочи и серной кислоты. Галогенидсодержащие производные скандия характеризуются большим разнообразием типов соединений 3. Характерной особенностью галогенидов скандия является образование соединений, в которых этот элемент имеет низшие степени окисления табл. А Нт ГГ 8 ДЯсубл. Г обр. Хлорид скандия может быть получен нагреванием в токе хлора или растворением в растворе I с последующим обезвоживанием в условиях, предотвращающих гидролиз. С, кипения 5С. Расплавленный хлорид растворяет при 5С мол. Кристаллогидраты 9 и 6 при нагревании на воздухе превращаются в оксихлорид I и далее в оксид. Хлорид скандия хорошо растворяется в воде. ОН2С1, при дальнейшей нейтрализации раствора основная соль превращается в гидроксид при 8,5. Фторид скандия 8сРз получается в результате действия плавиковой кислоты или фтора на оксид скандия. БсИз белое кристаллическое вещество, температура плавления его С, кипения С фторид скандия не гигроскопичен не увлажняется на воздухе. По основности и растворимости своих солей скандий адекватен иттрию и иттербию, соединения скандия, в отличие от РЗМ, более склонны к гидролизу по свойствам скандий напоминает более иттрий и РЗМ, чем алюминий и титан, и лишь отчасти по свойствам похож на титан. Одно из важнейших направлений использования скандия производство легких высокопрочных алюминиевоскандиевых сплавов. Скандий оказывает модифицирующее влияние на структуру сплавов, способствует формированию субзеренной структуры в полуфабрикатах и обеспечивает дополнительное упрочнение , . Скандий взаимодействует с алюминием по диаграмме эвтектического типа с переменной растворимостью. Скандий склонен к образованию сверхпересыщенных твердых растворов в неравновесном состоянии даже при небольших скоростях кристаллизации. Кристаллическая решетка образующегося при взаимодействии скандия с алюминием интерметаллида А8с по размерноструктурным параметрам почти полностью соответствует структурной решетке алюминия. Это свойство интерметаллида лежит в основе его сильнейшего влияния на структуру и свойства сплавов.