ТЕТРАФТОРИД ЦИРКОНІЮ ЯК ЗМІЦНЮВАЧ АЛЮМІНІЮ ТА СПЛАВІВ НА ЙОГО ОСНОВІ

Procesi littâ, 2024, Vol 2 (156), 3-10

Анотація

У роботі обґрунтовано твердження про те, що використання сполук цирконію, а саме діоксиду й тетрафториду цирконію, для введення цирконію в алюміній є актуальним, оскільки дозволяє насичувати сплави на основі алюмінію цирконієм із проміжних продуктів його отримання, а саме з ZrF₄ або ZrO₂. Указано на недоліки насичення цирконієм алюмінію з лігатури.
Використання ZrF₄ або ZrO₂ як донорів цирконію дозволяє позбутися необхідності отримання технічно чистого цирконію та лігатур із нього. Представлено результати термодинамічних розрахунків відновлення цирконію з тетрафториду цирконію алюмінієм. Встановлено, що термодинамічно більш імовірним є відновлення цирконію саме до сполуки Al₃Zr. Розроблено склад флюсу, що вміщує тетрафторид цирконію як донор цирконію, призначений для насичення цирконієм алюмінію та сплавів на його основі. Склад флюсу вибирався на основі аналізу діаграми стану ZrF₄ – LiF, де співвідношення компонентів мало забезпечити якомога меншу температуру плавлення суміші для підвищення її реакційної здатності. Встановлено механізм відновлення цирконію з тетрафториду, за яким у складі флюсу обов’язковою є наявність потрійних сполук, зокрема Li₂ZrF₆ або Li₃ZrF₇, які взаємодіють з алюмінієм, у результаті чого утворюються частки інтерметалідної сполуки Al₃Zr. Встановлено, що вміст цирконію у флюсах через 15 хв після нанесення на поверхню металу знижувався з 96 % до 34 %. Цирконій, який відновився, переходив у алюмінієвий розчин. Розраховано кількість тетрафториду цирконію, яку потрібно вводити в алюміній або сплави на його основі з метою забезпечення типового його вмісту у сплавах, який, згідно з ДСТУ, складає 0,2 % для марок АМг6л, АМг6лч, АМг10, АМг10ч. Досліджено зміну макроструктури алюмінію марки А7 після введення цирконію з його тетрафториду у складі флюсу. Насичення алюмінію марки А7 цирконієм із флюсу подрібнює розчин цирконію в алюмінії та формує бездендритну структуру.