Разработка и совершенствование технологий получения прекурсорных и лигатурных ванадий-алюминиевых сплавов с повышенным содержанием азота и углерода тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.16.02, кандидат наук Таранов Денис Васильевич

• Таранов Денис Васильевич
• кандидат наук
• 2021

Оглавление диссертации кандидат наук Таранов Денис Васильевич

ВВЕДЕНИЕ

1 АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ВОПРОСА И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1 Ванадий-алюминиевые лигатуры, содержащие азот и/или углерод

1.2 Способы получения азот- и (или) углеродсодержащих прекурсоров

1.3 Постановка задач исследования

2 ФАЗОВЫЙ СОСТАВ И СТРУКТУРА ЛИГАТУРЫ У-АШ-С. ФАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА СОДЕРЖАНИЕ КИСЛОРОДА В СЛИТКЕ

2.1 Материалы и методика экспериментов

2.2 Фазовый состав и микроструктура лигатуры У-А1-Ы-С серийного производства

2.3 Влияние материала тигля и массы слитка на содержание кислорода

в лигатуре

2.3.1 Изучение фазового состава и структуры слитка лигатуры, выплавленного в футерованном тигле

2.3.2 Выплавка лигатуры У-А1-Ы-С в медной изложнице в укрупненном масштабе

2.4 Влияние азотсодержащих прекурсоров различных производителей

на содержание кислорода в лигатуре

2.5 Выводы

3 РАЗРАБОТКА СОСТАВОВ И ТЕХНОЛОГИЙ ПРОИЗВОДСТВА УГЛЕРОДСОДЕРЖАЩИХ ПРЕКУРСОРОВ, ПРИГОДНЫХ ДЛЯ ВЫПЛАВКИ ЛИГАТУРЫ У-АШ-С

3.1 Прекурсорный сплав У-А1-С

3.1.1 Термодинамическое моделирование алюминотермической выплавки лигатуры У-А1-Ы-С

3.1.2 Термодинамическое моделирование алюминотермической выплавки прекурсорного сплава У-А1-С

3.1.3 Фазовый состав и структура прекурсорного сплава У-А1-С

3.1.4 Проверка возможности использования прекурсорного сплава У(70)-А1(23)-С(7) при выплавке лигатуры У-А1-№С

3.2 Комплексный прекурсор У-А1-Ы-С

3.2.1 Материалы и методика экспериментов

3.2.2 Химический и фазовый состав комплексных прекурсоров У-АШ-С

3.2.3 Экспериментальная проверка возможности использования прекурсора У(51)-А1(30)-Ы(15)-С(2.7) при выплавке лигатуры У-А1-Ы-С

3.3 Выводы

4 РАЗРАБОТКА СПОСОБОВ ПОЛУЧЕНИЯ ПРЕКУРСОРОВ У-АШ ПРИ ДАВЛЕНИИ АЗОТА 0,1 МПа

4.1 Термогравиметрический анализ азотирования порошков промышленных сплавов У(74-50)-А1, а также их смесей с оксидами ванадия

4.1.1 Азотирование порошков промышленных сплавов У(74-50)-А1

4.1.2 Азотирование смесей порошков промышленных сплавов У(65-74) с оксидами ванадия

4.2 Азотирование порошков промышленных сплавов У(65-50)-А1 ретортным способом

4.2.1 Азотирование смесей порошка промышленного сплава У(65)-А1 с алюминием в горизонтальной реторте

4.2.2 Азотирование смесей порошка промышленного сплава У(65)-А1 с алюминием в вертикальной реторте

4.3 Азотирование порошков промышленных сплавов У(74-65)-А1 плазмохимическим способом

4.3.1 Материалы и методика экспериментов

4.3.2 Результаты плазмохимического азотирования порошков промышленных сплавов У(74-65)-А1

4.4 Выводы

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Приложение А

Приложение Б

Приложение В

Приложение Г

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы исследования

В авиационной, космической и морской технике широко применяются титановые сплавы, легированные ванадием и алюминием. Для повышения прочностных свойств их дополнительно микролегируют азотом и углеродом. В России для этих целей используют лигатуры У-А1-Ы", У-А1-ТьС и У-А1-№С. Производство последней на АО «Уралредмет» - мировом лидере по объему производства лигатур для титановой промышленности - начато относительно недавно. Лигатуру У-А1-Ы-С выплавляют методом внепечного алюминотермического восстановления пентаоксида ванадия. В качестве азотсодержащего прекурсора в составе шихты плавки используют порошки промышленных сплавов У(84-45)-А1, азотированные методом СВС (СВС-азотатор), а в качестве углеродсодержащего прекурсора - тигельный графит (карбидизатор). Основной проблемой, с которой сталкивается производитель, является получение слитков лигатуры с содержанием кислорода менее 0,1 масс. %. Одной из причин повышенного содержания кислорода в слитках, может быть использование в составе шихты для ее выплавки элементного углерода - графита. Известно, что при взаимодействии А1203 с нитридом алюминия, а также с углеродом или алюминием в воздушной атмосфере либо в среде азота образуются оксонитриды А1хОу^. Поскольку нитрид алюминия изначально присутствует в шихте для выплавки лигатуры в составе СВС-азотатора, а применение азотированного ванадия экономически и практически нецелесообразно, для минимизации процессов, способствующих образованию оксонитридов алюминия, необходима замена графита на альтернативные углеродсодержащие или комплексные азот- и углеродсодержащие прекурсоры, в которых углерод будет связанном состоянии. Для этих целей могут подойти материалы, аналогичные «Carbovan» (10,0-16,0 % С, 80,0-86,0 % У) или Мй^ап® (76,0-81,0 % У; 10,0-18,0 % N

1,0-10,0 % С), производимые зарубежными компаниями для легирования стали. Разработка отечественной технологии получения прекурсорных сплавов, подобных зарубежным, актуальна как с точки зрения их применения в отечественной металлургии титановых сплавов, так и для импортозамещения. Новые данные о рецептуре и способах получения азот- и (или) углеродсодержащих материалов на основе ванадия и алюминия будут способствовать развитию производства титановых сплавов и сталей нового поколения.

Степень разработанности темы исследования

На сегодняшний день существуют сведения о фазовом составе, структуре и ряде физико-химических свойств лигатур У-А1-Ы", У-А1-ТьС, У-А1-Мо-ТьС и Мо-ЫЪ-ТьА1-С. Известен положительный опыт использования нитридов и карбидов алюминия, нитридов ванадия и карбида кальция при выплавке лигатур У-А1-Ы и У-А1-ТьС. Данные о фазовом составе, структуре и других физико-химических свойствах сплавов системы У-А1-Ы-С, а также форме нахождения в них кислорода в литературных источниках нами не обнаружены. Азотирование порошков промышленных сплавов У(74-50)-А1 в среде азота при атмосферном давлении (0,1 МПа) ранее не изучалось. Нет примеров использования метода СВС для получения комплексных азот- и углеродсодержащих материалов на основе ванадия и алюминия из порошков промышленных сплавов У(74-50)-А1 в смеси с углеродом.

Объект исследования - технологии производства прекурсорных и лигатурных сплавов системы У-А1-^С.

Предмет исследования - физико-химические свойства прекурсорных и лигатурных сплавов У-А1-Ы-С.

Цель работы - разработать и научно обосновать составы и технологии получения азот- и (или) углеродсодержащих прекурсоров и лигатурных сплавов на основе ванадия и алюминия, обеспечивающих выплавку слитков лигатуры У-А1-№С с гарантированным содержанием кислорода менее 0,1 масс. %.

Задачи исследования

1. Определить фазовый состав и исследовать структуру лигатурных сплавов У-А1-Ы-С, выплавленных с применением различных карбидизаторов. Установить формы нахождения азота, углерода и кислорода в лигатуре.

2. Выявить факторы, влияющие на содержание кислорода в слитках лигатуры У-А1-Ы-С.

3. Обосновать возможность замены в шихте выплавки лигатуры У-А1-Ы-С порошков сплавов У(84-45)-А1, азотированных методом СВС, и графита альтернативными прекурсорными материалами системы У-А1-Ы-С.

4. Экспериментально проверить возможность получения азотсодержащих прекурсоров на основе ванадия и алюминия другими известными способами при давлении азота 0,1 МПа.

Научная новизна

1. Впервые определены фазовый состав и структура лигатурных сплавов У-А1-Ы-С, выплавленных с использованием элементного углерода или карбидов ванадия. Установлено, что независимо от вида карбидизатора углеродсодержащая фаза в сплаве У-А1-№С представлена только карбидом У2А1С.

2. Методом термодинамического моделирования рассчитаны температурные зависимости равновесных составов металлических, оксидных и газообразных фаз, образующихся при восстановлении ванадия из его оксидов алюминием в присутствии нитридов алюминия и ванадия, элементного углерода или карбидов ванадия. Полученные модели учитывают образование карбида У2А1С, адекватны реальным процессам и могут быть использованы для прогнозирования составов продуктов взаимодействия в системе У-А1-Ы-С-0 при различном соотношении исходных компонентов.

3. Подтверждена возможность азотирования порошков промышленных сплавов У(74-50)-А1, фазовый состав которых представлен твердым раствором алюминия в ванадии либо алюминидами ванадия, в среде азота при его давлении 0,1 МПа. Установлена зависимость степени азотации порошков от их

исходного состава, крупности, скорости и температуры нагрева.

Теоретическая значимость и практическая значимость работы

1. Разработан состав и апробирована технология внепечной алюминотермической выплавки прекурсорного сплава V(70)-Al(23)-C(7), пригодного для производства лигатуры V-Al-N-C требуемого состава.

2. Разработана и испытана в опытно-промышленном масштабе технология получения комплексных азот- и углеродсодержащих прекурсорных материалов V(51-43)-Al(30-36)-N(13,4-16,4)-C(2,7-6,0) путем азотирования методом СВС смесей порошков промышленных сплавов V(65-50)-Al с графитом.

3. Разработан, в опытно-промышленном масштабе испытан и подготовлен к промышленному освоению процесс плазмохимического азотирования порошков лигатурных сплавов V(74-65)-Al.

Методология и методы исследования

В работе использованы методы термодинамического, рентгенофазового, дифференциально-термического и масс-спектрометрического анализов, а также рентгеноспектрального микроанализа. Термодинамическое моделирование выполнено с помощью программного комплекса HSC Chemistry 6.12. Рентгенофазовое исследование образцов проведено на дифрактометрах ДРОН-2.0 и XRD 7000 С Shimadzu. При расшифровке дифрактограмм использована база данных PDF 2 (2016). Дифференциально-термический (DTA) и масс-спектрометрический (TGA) анализы выполнены на приборах синхронного термического анализа «Netzsch STA 449 C Jupiter» и «Netzsch STA 449 F3 Jupiter». Определение состава газов, выделяющихся при нагреве материалов, выполнено на сопряженном с термоанализатором квадрупольном масс-спектрометре QMS 403 C Aёolos в режиме заданных массовых чисел. Структура образцов изучена методом сканирующей электронной микроскопии (СЭМ) на сканирующем электронном микроскопе Tescan MIRA 3 LMU (Чехия). Рентгеноспектральный микроанализ выполнен на энергодисперсионном спектрометре X-max 80 производства Oxford Instruments (Великобритания) с

программным обеспечением INCA Energy 350. Плотность образцов определена пикнометрическим методом в инертной жидкости - толуоле. Температуры плавления измерены визуально-политермическим способом в вакуумно-индукционной печи в среде аргона.

Содержание элементов в исходных образцах и конечных продуктах определено методами атомно-абсорбционной (спектрометр SOLAAR M6) и оптической эмиссионной (спектрометр SpectroFlame Modula S) спектроскопии.

Лабораторные и опытно-промышленные эксперименты выполнены на следующих установках: плавильное оборудование для выплавки лигатур в медных изложницах методом открытого восстановления; лабораторная электропечь сопротивления с углеграфитовым нагревателем; плазматрон марки ПНК-50 производства Института теоретической и прикладной механики СО РАН (г. Новосибирск); опытный СВС реактор объемом 0,015 м производства ООО «НТПФ «Эталон» (г. Магнитогорск).

Положения, выносимые на защиту

1. Вне зависимости от вида карбидизатора, введенного в шихту алюминотермической плавки, углеродсодержащая фаза в лигатуре V-Al-N-C представлена только карбидом V2Al0,96C1;1. Повышенное содержание кислорода в отдельных частях слитков лигатуры V-Al-N-C коррелирует с повышенным содержанием в них азота.

2. Равномерного распределения элементов по объему слитка, требуемого содержания в нем кислорода можно добиться применением в составе шихты для выплавки лигатуры V-Al-N-C прекурсоров, не содержащих в своем составе элементного углерода.

3. Технология плазмохимического синтеза азотсодержащих материалов на основе ванадия и алюминия при давлении азота 0,1 МПа может служить альтернативой методу СВС, используемому для получения подобных материалов.

Достоверность полученных результатов диссертационной работы подтверждается использованием надежных методов физико-химического

анализа на современных установках, входящих в Центр коллективного пользования «Урал-М». Изучаемые процессы описаны равновесными моделями с помощью программного комплекса HSC Chemistry 6.12, разработанного компанией Outotec для металлургических процессов. Химический анализ продуктов выполнен в сертифицированных химико-аналитических лабораториях ИМЕТ УрО РАН и АО «Уралредмет». Апробирование рекомендованных составов шихт для выплавки прекурсорных и лигатурных сплавов и материалов V-Al-N-C проведено на экспериментальном и промышленном оборудовании АО «Уралредмет» (г. Верхняя Пышма), Института теоретической и прикладной механики СО РАН (г. Новосибирск) и ООО «НТПФ «Эталон» (г. Магнитогорск).

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка и совершенствование технологий получения прекурсорных и лигатурных ванадий-алюминиевых сплавов с повышенным содержанием азота и углерода»

Апробация работы

Основные результаты диссертационной работы доложены и обсуждены на XV Ежегодной Международной конференции «Титан-2017 в СНГ» (26-29 марта, 2017, Екатеринбург, Россия) и IV Научно-практической конференции c международным участием и элементами школы молодых ученых «Перспективы развития металлургии и машиностроения с использованием завершенных фундаментальных исследований и НИОКР: ФЕРРОСПЛАВЫ» (29 октября - 02 ноября, 2018, Екатеринбург, Россия).

Личный вклад автора

Изложенные в работе результаты получены автором лично или при его непосредственном участии: анализ литературных данных, термодинамическое моделирование, лабораторные эксперименты, опытно-промышленные испытания, обработка и анализ полученных результатов, формулирование выводов, подготовка материалов к опубликованию.

Публикации

Основное содержание диссертации изложено в 8 работах, из них: 4 статьи - в журналах, входящих в Печень ВАК, 1 статья - в прочих журналах, 3 статьи - в сборниках докладов научных трудов и конференций.

Связь диссертации с планами НИР

Работа выполнена в рамках государственного задания ИМЕТ УрО РАН № 0396-2014-0007 и проекта № П 15-6-3-30 по программе УрО РАН 2015-2017.

Соответствие диссертации научной специальности

Диссертационная работа соответствует паспорту научной специальности 05.16.02 - Металлургия черных, цветных и редких металлов п. 2 «Твердое и жидкое состояние металлических, оксидных, сульфидных, хлоридных систем», п. 3 «Твердофазные процессы в металлургических системах», п. 4 «Термодинамика и кинетика металлургических процессов», п. 5 «Металлургические системы и коллективное поведение в них различных элементов», п. 8 «Кристаллизация расплавов», п. 10 «Твердофазные процессы в получении черных, цветных и редких металлов», п. 11 «Пирометаллургические процессы и агрегаты», п. 17 «Материало- и энергосбережение при получении металлов и сплавов».

Объем и структура работы

Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы из 110 библиографических ссылок, 4 приложений, изложена на 109 страницах машинописного текста, содержит 32 рисунка, 34 таблицы.

1 АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ВОПРОСА И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ

ИССЛЕДОВАНИЯ

В последние годы применение титановых сплавов в различных отраслях промышленности значительно расширилось [1-14]. Большой интерес, проявляемый к титановым сплавам, основан на их ценных физико-химических и механических свойствах - малом удельном весе, высокой удельной прочности и хорошей сопротивляемости коррозии [15].

Ввиду того, что технический титан имеет сравнительно низкие прочность и рабочий интервал температур, обладает высокой ползучестью, в промышленности, в основном, используют титановые сплавы, на долю которых приходится более 60 % всего титанового проката [16]. Их получают плавкой расходуемого прессованного электрода в вакуумных дуговых печах, оборудованных медным водоохлаждаемым кристаллизатором [5]. Высокий вакуум (или нейтральная атмосфера) обеспечивают необходимую защиту металла от загрязнения его газовыми примесями. В состав шихты прессованного электрода, как правило, входят титановая губка, легирующие компоненты и оборотные материалы (стружка, обрезь и т.д.), образующиеся в процессе переработки слитков на полуфабрикаты [17].

Правильный подбор легирующих компонентов - одно из важнейших требований при изготовлении титановых сплавов. Все тугоплавкие легирующие элементы (ванадий, молибден, ниобий и др.) вводят в состав прессованного электрода только в виде лигатур. Это обусловлено тем, что при введении легирующих в чистом виде невозможно добиться их полного растворения в жидком титане и их равномерного распределения в выплавляемом слитке. Температуры плавления большинства лигатур более низкие, чем титана. Они хорошо в нем растворяются, что позволяет за два переплава получить достаточно однородный по химическому составу сплав [15, 17-20].

Главными требованиями, предъявляемыми к лигатурам для титановых

сплавов, являются равномерность их химического состава по объему слитка, регламентированное количество вредных примесей и отсутствие в них тугоплавких включений. Плотности лигатур и их температуры плавления должны быть близкими к плотности и температуре плавления выплавляемого титанового сплава. Также уделяется внимание хрупкости лигатур (выход заданной фракции при дроблении) и показателям их пирофорности [17, 21-23].

Титан имеет две полиморфные модификации [15, 17-20, 24-30]: а-Т с гексагональной плотноупакованной решеткой, существующий при Т < 882 оС, и Р-Т с кубической объемно-центрированной решеткой - при Т > 882 оС до температуры плавления (~ 1668 оС). На основании этого, все легирующие титан элементы С.Г.Глазунов разделил на 3 группы [1-2, 8]:

1. а-стабилизаторы - элементы, повышающие температуру полиморфного превращения титана (А1, Ga, La, Се, 1п, С, N О);

2. Р-стабилизаторы - элементы, понижающие температуру полиморфного превращения титана, среди которых выделил эвтектоидообразующие Сг, Мп, Fe, Со, №, Си, Ag, Аи, Н), изоморфные (V, Мо, Та, W) и квазиизоморфные (Яи, ЯЬ, Re, Os, 1г);

3. Нейтральные упрочнители - элементы, мало влияющие на температуру полиморфного превращения титана (7г, Sn, Hf, Ge, ТИ).

Титановые сплавы, в свою очередь, принято классифицировать по фазовому составу [8, 28-30]:

- а-сплавы - структура представлена а-фазой;

- псевдо-а-сплавы - структура представлена а-фазой и небольшим количеством Р-фазы или интерметаллидом (до 5,0 масс. %);

- (а+Р)-сплавы - структура представлена а- и Р-фазами (могут содержать небольшое количество интерметаллидов);

- псевдо-Р-сплавы - после закалки или нормализации из Р-области структура представлена одной Р-фазой, в отожженном состоянии - а-фазой и большим количеством Р-фазы;

- Р-сплавы - структура представлена термодинамически стабильной

Р-фазой;

- сплавы на основе интерметаллидов.

Основной легирующий титан элемент - алюминий. Он присутствует практически во всех титановых сплавах. При его введении повышаются модуль упругости и удельная прочность сплавов с сохранением удовлетворительной пластичности. С увеличением содержания алюминия в титановых сплавах повышается их жаропрочность и уменьшается склонность к водородной хрупкости. Кроме того, алюминий широкодоступный и относительно дешевый металл [8].

Еще одним востребованным легирующим титан элементом является ванадий [31]. Согласно [16], на долю ванадийсодержащих лигатур приходится порядка 80 % всего лигатурного рынка для титановой промышленности. Ванадий неограниченно растворяется в Р-Т и ограниченно в а-Т [30]. В сочетании с алюминием (а-модификатором) он повышает прочность и жаропрочность титановых сплавов [17], а благодаря специфическому воздействию на параметры решетки а-титана положительно влияет на способность а-фазы к пластической деформации [8]. Собственно поэтому система ТьА1-У лежит в основе большинства промышленных титановых сплавов общего назначения [28]. В частности, самого распространенного в мире сплава Ть6А1-4У, обладающего универсальным комплексом свойств и известного в нашей стране под маркой ВТ6. Созданные на основе данной системы промышленные сплавы отличаются высокой термической стабильностью, поскольку ванадий не образует с титаном химических соединений и не приводит к эвтектоидным реакциям. Однако, при содержании алюминия более 8,0 масс. % термическая стабильность этих сплавов снижается вследствие образования упорядоченной фазы а2.

Азот, углерод и кислород считаются вредными примесями в титановых сплавах. Азот существенно снижает пластичность технического титана и сплавов на его основе и поэтому его содержание в них жестко регламентируется пределом 0,04-0,05 масс. % [5, 17, 28, 32-33]. Тем не менее, когда возможность легирования конкретного сплава другими компонентами исчерпана, а требуемый уровень

механической прочности и износостойкости не достигнут, прибегают к легированию титановых сплавов азотом [34]. Коэффициент упрочнения титана азотом составляет 20,0-25,0 МПа на каждые 0,01 %. Твердость, соответственно, повышается на НВ 6,0 [17, 18, 27].

Кислород вызывает хрупкость титана. Однако, при содержании до 0,1-0,3 масс. % его можно рассматривать как естественную легирующую добавку, определяющую уровень прочности технического титана и всех промышленных титановых сплавов. В отличие от азота, кислород является более «мягким» упрочнителем а-титана и его содержание в допустимых пределах обеспечивает не только необходимый уровень прочности, но и достаточно высокую пластичность. В зарубежной практике применяют намеренное легирование титана кислородом для получения различных сортов технического титана. Более низкая (менее 0,1 масс. %) концентрация кислорода в сплаве требуется лишь в некоторых специальных случаях (например, в сплавах для криогенной техники). Кислород, как и азот, нельзя удалить из титана путем вакуумного отжига [28, 35]. В области малых концентраций (до 0,15 %) повышение содержания кислорода на 0,1 % приводит к увеличению прочности на 125 МПа. Если же кислород введен как легирующий элемент (более 0,15 %), то его упрочняющее действие намного меньше и составляет 70-85 МПа [36].

При содержании в титановых сплавах 0,2 масс. % и более углерода образуются карбиды, снижающие ударную вязкость сплавов и затрудняющие их механическую обработку. Некоторые жаропрочные титановые сплавы легируют углеродом в пределах его растворимости в а-титане, максимальное значение которой при 920 оС (углерод повышает температуру полиморфного превращения титана) составляет 0,48 масс. % [28, 37, 38]. В присутствии алюминия растворимость углерода в а-титане увеличивается. При содержании алюминия 10,0 масс. % она превосходит 1,0 масс. % [39]. В Р-Т растворимость углерода увеличивается с 0,15 до 0,8 масс. % при температурах 920 оС и 1750 оС, соответственно [40-41]. В сравнении с кислородом и азотом углерод меньше влияет на повышение прочности и твердости титана. Каждая сотая доля процента

углерода повышает предел прочности титана на 7,0 - 10,0 МПа и твердость на НВ 2,0 [17-18, 27]. Углерод, как и азот, поглощается титаном необратимо.

Таким образом, хотя азот, кислород и углерод в титановых сплавах считаются вредными примесями, ухудшающими пластичность и вязкость сплавов, в небольших количествах целесообразно их применение в качестве упрочнителей титана.

1.1 Ванадий-алюминиевые лигатуры, содержащие азот и/или углерод

Основными мировыми производителями лигатур для титановых сплавов являются:

- АО «Уралредмет», г.Верхняя Пышма, Свердловская обл., Россия;

- Reading Alloys (Kymera International), Пенсильвания, США;

- GfE Metalle und Materialien GmbH (AMG Titanium Alloys & Coatings), Германия;

- International Specialty Alloys (AMG Titanium Alloys & Coatings), Пенсильвания, США;

- Stratcor (U. S. Vanadium LLC), Арканзас, США;

- BHN Special Materials, Ltd., г.Далянь, Китай;

- Chengde Tianda Vanadium Industry Co., Ltd., г. Чэндэ, Китай.

Традиционными методами получения лигатур на основе редких

тугоплавких металлов для титановых сплавов являются металлотермия (в основном внепечная алюминотермия), сплавление чистых металлов в вакуумно-индукционных печах, либо сочетание двух вышеперечисленных способов, так называемый «дуплекс процесс» [17, 42-43].

Получение металлов и сплавов металлотермическим методом было впервые предложено выдающимся русским химиком Н.Н. Бекетовым [44]. С.Д. Жемчужным изложены основы теории алюминотермических процессов, дальнейшее развитие которой, а также ее практическое применение сделано уже отечественными учеными В.А. Боголюбовым, Н.Н. Мурачем, В.П. Батраковым, В.П. Елютиным, Н.П. Лякишевым, Г.В. Самсоновым, Ю.А. Плинером и их

сотрудниками [45-51]. Согласно проведенным ими исследованиям, основными положениями (критериями), которыми необходимо руководствоваться при создании технологии внепечной выплавки лигатур являются следующие:

- величина теплового эффекта реакций восстановления алюминием оксидов металлов, входящих в состав шихты для выплавки лигатур (термичность шихты), должна быть достаточной для получения металлической, шлаковой фаз в жидком виде и для компенсации тепловых потерь;

- дефицит тепла восполняется введением в шихту плавки термитных добавок, состоящих из окислителя (КС1О3, КМпО4, СаО2) и алюминия, избыток тепла нивелируется инертными добавками (оборотными материалами);

- состав шлака регулируют введением в шихту оксидов (СаО) и фторидов

- скорость алюминотермической плавки определяется скоростью горения шихты, зависящей от величины термичности, крупности ее компонентов, качества их смешивания и других факторов;

- степень извлечения металлов в лигатуру с достаточной для технологической оценки процесса точностью может быть рассчитана из условия равновесия реакций восстановления оксидов.

Для расчета температуры внепечной плавки - одной из основных характеристик процесса, пользуются эмпирическими уравнениями взаимосвязи температуры и удельной теплоты процесса [44, 48-49, 52].

Химический состав лигатур на основе ванадия с повышенным содержанием азота и (или) углерода приведен в Таблице 1.1 [53-56]. АО «Уралредмет» является мировым лидером по объему производства лигатур для титановой промышленности. Практически 90 % его продукции потребляет российский титановый гигант - ПАО «Корпорация ВСМПО-АВИСМА» (Россия, Свердловская обл., г. Верхняя Салда). Азотированные и карбидизированные лигатуры на предприятии получают внепечным алюминотермическим способом. Плавку шихт проводят в медных неохлаждаемых изложницах или в футерованных тиглях собственного производства. В качестве азотсодержащего

реагента (азотатора) в состав шихты вводят прекурсор в виде азотированных методом самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (СВС) порошков промышленных сплавов У(85-45)-А1 (СВС-азотатор) [34, 57-58], а в качестве углеродсодержащего реагента (карбидизатора) - тигельный графит.

В работах [34, 43, 59-66] представлены результаты изучения физико-химических свойств лигатур У-А1-Ы и У-Л1-ТьС серийного производства АО «Уралредмет», а также выплавленных из шихт с альтернативными азотаторами или карбидизаторами. Здесь же приведены результаты испытаний новых способов производства азотированных и карбидизированных лигатур на основе ванадия. Авторами установлено, что независимо от вида азотатора азотсодержащая фаза в безуглеродистой лигатуре У-А1-Ы представлена только нитридом алюминия. Углерод в лигатуре У-Л1-ТьС, выплавленной с использованием тигельного графита, карбидов алюминия (Л14С3) или кальция (СаС2), присутствует в виде фазы изоструктурной У2Л1С, в которой растворен титан.

Лигатурный сплав У-А1-Ре-С [55, 59] разработан взамен лигатуры У-А1-ТьС, в которой титан играет роль карбидообразующего элемента, обеспечивающего получение требуемого соотношения У/С < 22,5 в процессе ее алюминотермической выплавки [54, 67], но, как было показано в работе [59], негативно влияет на равномерность распределения углерода в лигатуре (за счет образования прочных оксокарбидных соединений), ее механическую прочность и содержание в ней кислорода.

В кристаллизаторе печи ЭШП, оборудованной нерасходуемым графитовым электродом, из шихт, содержащих АШ, Т в виде губки ТГ-90 или ТЮ2 (анатаз) и отходов, образующихся при выплавке лигатуры У(65)-А1, можно выплавлять комплексную лигатуру У-А1-^-Ы-С с содержанием азота 1,3-1,4 масс. % и углерода 0,7-0,8 масс. % [34, 63]. Однако, одним из сдерживающих факторов использования данного лигатурного сплава в производстве титановых сплавов является присутствие в его составе тугоплавких нитридов титана, которые, в свою очередь, могут негативно влиять на качество выплавляемых титановых слитков.

Таблица 1.1 - Химический состав азот- и (или) углеродсодержащих ванадиевых лигатур для титановых сплавов

Марка Содержание, масс. % Назначение (для сплава)

V Al Mo Cr Fe Ti N C O H B S P Si

АО «Уралредмет» [56-58]

V-Al-N 70-76 29-23 0,10 0,10 0,50 - 0,5-0,7 0,05 0,20 - 0,005 0,01 0,02 0,30 ВТ6

V-Al-N-C 70-76 29-23 0,10 0,10 0,50 - 1,1-1,5 0,6-0,9 0,10 - 0,005 0,01 0,02 0,30

V-Al-Ti-C 45-60 24-50 - - 0,80 ост. 0,10 1,8-3,5 0,35 - - 0,03 0,03 0,50 ПТ-3В(у)

V-Al-Fe-C 45-60 ост. 0,10 - 6-10 - 0,10 2,3-3,5 0,20 - - - - -

V-Al-Mo-Ti-C 30-45 14-50 10-20 - 0,80 ост. 0,10 2,3-4,5 0,35 - - 0,03 0,03 0,50 5В

Reading Alloys, Kymera International (США) [59]

25Al-75V (High Nitrogen) 72-77 22-17 0,15 0,10 0,45 - 0,5-1,1 0,15 0,20 0,010 0,003 0,024 0,035 0,30

Производство комплексной азот и углеродсодержащей лигатуры У-Л1-К-С на АО «Уралредмет» начато относительно недавно. Данные о фазовом составе, структуре сплавов состава У-Л1-Ы-С, форме нахождения в них легирующих элементов в литературных источниках нами не обнаружены и, поэтому, представляют как научный, так и практический интерес.

1.2 Способы получения азот- и (или) углеродсодержащих прекурсоров

Для азотирования металлов, сплавов применяют способы, основанные на термической обработке их в среде азота или азотсодержащих газах [34]. Азотирование кристаллических (твердых) металлов, сплавов осуществляют в закрытых печах [23, 68-70], реакторах СВС при давлении азота до 12,0 МПа [34, 57-58, 71-81], а также в плазме (3000 - 15000 оС) азота [82-83]. Металлы и сплавы в жидком состоянии азотируют либо при расплавлении, либо путем продувки (барботажа) азотом в конвертерах [23, 84-89].

В металлургии высокопрочных ванадийсодержащих азотированных сталей за рубежом широко используется разработанный компанией «Strateor» (США) материал М^ап® (78,0-80,0 % У; 10,0-12,0 % С; 6,0-7,0 % К) [81, 90-92]. Его получают в несколько стадий. Сначала во вращающейся печи путем восстановления пентаоксида ванадия в твердом состоянии углеродом из газовой среды, содержащей углеводороды, получают карбид ванадия, называемый «Carbovan» или «Саг^ап» (10,0-15,0 % С; 82,0-86,0 % У). Далее полученный продукт брикетируют в смеси с коксом или графитом (с избытком 1,0 % от стехиометрии) и обрабатывают в азоте при температуре до 1500 оС.

В России для легирования стали азотом нашли применение порошки и сплавы металлов, азотированные методом СВС. Под руководством известного уральского металлурга и изобретателя И.М. Шатохина на предприятии ООО «НТПФ «Эталон» (г. Магнитогорск) были впервые разработаны и в настоящее время успешно реализуются FERУЛNIT® (азотированный феррованадий, 8,0-13,0 % К), NITRO-FESIL®Л (азотированный ферросилиций, 20,0-30,0 % К) и другие азотсодержащие материалы, имеющие композиционную

структуру и обладающие уникальным сочетанием технологических свойств [76, 78, 93].

Технологии получения лигатур У-А1-Ы и У-А1-Ы-С, предназначенных для легирования титановых сплавов, предусматривают введение азота непосредственно в шихту для ее внепечной выплавки. В качестве азотсодержащих материалов (прекурсоров) ранее на АО «Уралредмет» применяли натриевую селитру, предварительно азотированные электролитический порошок ванадия марки ВЭЛ или опил от слитков ванадия марки ВнМ-1 [34, 60, 94], а также нитрид алюминия марки «СВС ТЧ-1» [34, 61]. В настоящее время, как уже было сказано, в состав шихт вводят предварительно азотированный методом СВС порошок промышленного сплава У(85-45)-А1, представленный, в основном, смесью нитридов алюминия и ванадия [34, 57-58]. Содержание азота в нем варьируется в интервале 15,0-19,0 масс. %. В технологии получения данного азотсодержащего материала используется азот с давлением до 10,0 МПа. Для повышения энергетики процесса и увеличения содержания азота в материале дополнительно вводят до 50,0 масс. % порошка алюминия, либо используют тонкоизмельченный сплав (~ 40,0 мкм) или подогрев реактора до 400-500 оС. Продукт синтеза представлен спеком, требующим последующего измельчения. В качестве альтернативного СВС-процессу в настоящей работе предлагается рассмотреть возможность обработки сплавов У(84-45)-А1 в среде азота (0,1 МПа) в закрытых печах (ретортный способ) или плазмотроне (плазмохимический способ).

Применение элементного углерода при производстве углеродсодержащих лигатур влечет за собой неравномерное распределение его по объему шихты и повышенное газообразование в процессе плавки. Это в сочетании с быстрой кристаллизацией продуктов способствует формированию пористости слитка и обширной усадочной раковины с большим количеством шлаковых включений, которые невозможно удалить способами очистки. Следствие этого - снижение выхода продукции, отвечающей требованиям технических условий (ТУ). Кроме того, слитки наиболее массовой лигатуры У-А1-ТьС имеют высокую механическую прочность, трудно поддаются дроблению, часто характеризуются

повышенным содержанием кислорода. Результаты исследований, опубликованные в работах [59, 65], свидетельствуют о том, что без ущерба для технологии выплавки лигатуры У-А1-ТьС и для повышения качества получаемых слитков графит можно, и даже необходимо, заменить на альтернативные карбидизаторы - А14С3 или СаС2.

Основной проблемой, с которой сталкивается производитель комплексной азот и углеродсодержащей лигатуры У-А1-Ы-С, является получение слитков с требуемым содержанием кислорода - менее 0,1 масс. %. На содержание кислорода в слитке могут влиять количество проплавляемой шихты (масса слитка), материал тигля, применяемый азотатор и, как в случае с лигатурой У-А1-ТьС [59], использование в составе шихты элементного углерода. Известно [95-98], что при взаимодействии А1203 с нитридом алюминия, а также с углеродом или алюминием в атмосфере азота либо на воздухе могут образовываться оксонитриды А1хОу^. Поскольку АШ изначально присутствует в шихте для выплавки лигатуры в составе СВС-азотатора, а применение азотированного ванадия экономически и практически нецелесообразно [34], для исключения процессов, способствующих образованию оксонитридов алюминия, необходима замена графита на альтернативные углеродсодержащие или комплексные азот и углеродсодержащие прекурсоры, углерод в которых представлен в связанном виде. Для этих целей могут подойти материалы, сходные по составу с «Carbovan» (10,0-16,0 % С, 80,0-86,0 % У) или М^ап® (76,0-81,0 % У; 10,0-18,0 % N 1,0-10,0 % С), производимые зарубежными компаниями для легирования стали. Разработка отечественной технологии получения прекурсорных сплавов, подобных зарубежным, актуальна как с точки зрения их применения в отечественной металлургии титановых сплавов, так и для импортозамещения.

Таким образом, для совершенствования технологии производства лигатуры У-А1-Ы-С требуемого качества необходимо решение ряда задач.

1.3 Постановка задач исследования

Для выявления факторов, влияющих на содержание кислорода в слитках

лигатуры У-Л1-К-С, и разработки новых азот и углеродсодержащих материалов, и технологий их производства, обеспечивающих получение слитков лигатуры с гарантированным содержанием кислорода менее 0,1 масс. %, необходимо провести следующие исследования:

- определить фазовый состав и структуру лигатуры У-Л1-К-С серийного производства. Установить форму нахождения кислорода в лигатуре;

- установить зависимость содержания кислорода в лигатуре У-Л1-К-С от массы выплавляемого слитка, материалов тигля для его выплавки и используемых в составе алюминотермической шихты азот- и углеродсодержащих прекурсоров;

- обосновать возможность замены в шихте выплавки лигатуры азотированного методом СВС порошка промышленного сплава У-Л1 и графита иными прекурсорными материалами на основе системы У-Л1-К-С, не содержащими элементный углерод;

- экспериментально проверить возможность получения азотсодержащих прекурсоров на основе ванадия и алюминия другими альтернативными СВС процессу способами при давлении азота 0,1 МПа.

2 ФАЗОВЫЙ СОСТАВ И СТРУКТУРА ЛИГАТУРЫ У-А1-^С. ФАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА СОДЕРЖАНИЕ КИСЛОРОДА В СЛИТКЕ

Лигатуру V-Al-N-C [53] на АО «Уралредмет» получают внепечным алюминотермическим способом (Рисунок 2.1) в медных неохлаждаемых изложницах. В качестве азотсодержащего реагента применяют азотированные методом СВС порошки промышленных сплавов V(85-45)-Al (СВС-азотаторы), азот в которых присутствует в виде нитридов алюминия и ванадия [34, 57-58]. В качестве карбидизатора используют тигельный графит. Основными требованиями, предъявляемыми потребителем данной лигатуры -ПАО «Корпорация «ВСМПО-АВИСМА», являются отсутствие в лигатуре крупных (более 800 мкм) тугоплавких включений, равномерное распределение легирующих по объему слитка и содержание кислорода менее 0,1 масс. %. В настоящей главе представлены результаты изучения фазового состава и микроструктуры слитков лигатур V-Al-N-C серийного производства, а также выплавленных в укрупненном масштабе в медной неохлаждаемой изложнице и футерованном тигле [99-100].

2.1 Материалы и методика экспериментов

Лигатуру V-Al-N-C выплавляли способом внепечного алюминотермического восстановления пентаоксида ванадия. Плавку вели в медной неохлаждаемой изложнице диаметром (0) 800 мм, высотой (H) 550 мм и в футерованном тигле (0 =1200 мм, H = 2000 мм) производства АО «Уралредмет». Для выплавки лигатуры использовали пентаоксид ванадия марки «ч.д.а.» производства фирмы Glencore Operations SA PTY Ltd. (Южная Африка), алюминиевый порошок марки «АПЖ» - СУАЛ (Россия), а также оксид кальция (96,0 % CaO) и флюоритовый концентрат (95,0 % CaF2), изготовленные Scahaefer Kalk (Германия) и Эрдэнэт (Монголия), соответственно. В качестве азотсодержащего реагента, вводимого в шихту плавки, использовали

азотированные СВС-азотаторы, произведенные ИСМАН РАН (г. Черноголовка, Россия) и ООО «НТПФ «Эталон» (г. Магнитогорск, Россия).

Рисунок 2.1 - Принципиальная схема технологии производства лигатуры V-Al-N-C на АО «Уралредмет»

Рентгенофазовый анализ (РФА), оптическое исследование и рентгеноспектральный микроанализ (РСМА) образцов лигатуры V-Al-N-C проводили на дифрактометрах ДРОН-2.0 и XRD 7000 С Shimadzu, сканирующем электронном микроскопе Tescan MIRA 3 LMU (Чехия) и энергодисперсионном спектрометре X-max 80 производства Oxford Instruments (Великобритания) с программным обеспечением INCA Energy 350. Напряжение - 15^20 kV. Для

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Таранов Денис Васильевич, 2021 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Глазунов, С. Г. Конструкционные титановые сплавы / С. Г. Глазунов,

B. Н. Моисеев; отв. ред. А. Т. Туманов. - М. : Металлургия. - 1974. - 368 с. -Текст : непосредственный.

2. Глазунов, С. Г. Применение титана в народном хозяйстве / С. Г. Глазунов,

C. Ф. Важенин, Г. Д. Зюков-Батырев и др. - Киев : Техника. - 1975. - 200 с. -Текст : непосредственный.

3. Фокин, М. Н. Титан и его сплавы в химической промышленности / Справочное пособие. М. Н. Фокин, Ю. С. Рускол, А. В. Мосолов. - Л. : Химия. -1978. - 200 с. - Текст : непосредственный.

4. Петрунько, А. Н. Титан в новой технике / А. Н. Петрунько, Ю. Г. Олесов, В. А. Дрозденко. - М. : Металлургия. - 1979. - 160 с. - Текст : непосредственный.

5. Горынин, И. В. Титан в машиностроении / И. В. Горынин, Б. Б. Чечулин. - М. : Машиностроение. - 1990. - 400 с. - Текст : непосредственный.

6. Хорев, М. А. Титановые сплавы, их применение и перспективы развития / М. А. Хорев, А. И. Хорев - Текст : непосредственный // Материаловедение. -2005. - № 7. - С. 25-34.

7. Моисеев, В. Н. Титановые сплавы в российском авиастроении и космической технике / В. Н. Моисеев. - Текст : непосредственный // Металловедение и термическая обработка металлов. - 2006. - № 8. - С. 48.

8. Ильин, А. А. Титановые сплавы. Состав, структура, свойства. Справочник / А. А. Ильин, Б. А. Колачев, И. С. Полькин. - Текст : непосредственный. - М. : ВИЛС-МАТИ. - 2009. - 520 с.

9. Орыщенко, А. С. Титановые сплавы для морской техники и атомной энергетики / О. С. Орыщенко, А. С. Кудрявцев, В. И. Михайлов, В. П. Леонов. -Текст : непосредственный // Вопросы материаловедения. - 2011. - № 1. - С. 6074.

10. Павлова, Т. В. Титановые сплавы для газотурбинных двигателей / Т. В.

Павлова, О. С. Кашапов, Н. А. Ночовная. - Текст : непосредственный // Энциклопедический справочник «Все материалы». - 2012. - № 5. - С. 8-14.

11. Veiga, C. Properties and applications of titanium alloys: A brief review / C. Veiga, J. P. Davim, A. J. R. Loureiro. - Текст : непосредственный // Rev. Adv. Mater. Sci. - 2012. - Vol. 32. - P. 133-148.

12. Mohsin, T. M. Development of a new metastable beta titanium alloy for biomedical applications. - Текст : непосредственный // Karbala International Journal of Modern Science. - 2017. - Vol. 3. - P. 224-230.

13. Singh, P. On the characteristics of titanium alloys for the aircraft applications / P. Singh, H. Pungotra, N. S. Kalsi. - Текст : непосредственный // Materials Today : Proceedings. - 2017. - Vol. 4. - P. 8971-8982.

14. Florkiewicz, W. Manufacturing of Titanium and Its Alloys / W. Florkiewicz, D. Malina, B. Tyliszczak, A. Sobczak-Kupiec. - Текст : непосредственный // Springer, Cham. - 2020. - Vol. 198. - P. 61-74.

15. Сергеев, В. В. Металлургия титана / В. В. Сергеев, Н. В. Галицкий, В. П. Киселев, В. М. Козлов. - М. : Металлургия. - 1971. - 320 с. - Текст : непосредственный.

16. TITANIUM USA 2019 - Executive Summary : [сайт] - Mobile, Alabama, 2019. - URL : https: //cdn. ymaws. com/titanium. org/resource/resmgr/02_j ens_folder/2. 2_titanium_usa_ 2019_execut.pdf (дата обращения: 02.08.2021). - Текст. Изображение : электронные.

17. Андреев, А. Л. Титановые сплавы. Плавка и литье титановых сплавов / А. Л. Андреев, Н. Ф. Аношкин, К. М. Борзецовская, Г. А. Бочвар, С. Г. Глазунов. Под редакцией В. И. Добаткина. - М. : Металлургия. - 1978. - 384 с. - Текст : непосредственный.

18. Меерсон, Г. А. Металлургия редких металлов / Г. А. Меерсон, А. Н. Зеликман. - М. : Металлургиздат. - 1955. - 608 с. - Текст : непосредственный.

19. Макквиллэн, А. Д. Титан / А. Д. Маквиллэн, М. К. Маквиллэн. - М. : Металлургиздат. - 1958. - 458 с. - Текст : непосредственный.

20. Зеликман, А. Н. Металлургия редких металлов / А. Н. Зеликман, О. Е. Крейн, Г. В. Самсонов. - М. : Металлургия. - 1964. - 568 с. - Текст : непосредственный.

21. Уртьев, В. П. Методы выплавки лигатур для сплавов титана. Сборник статей / В. П. Уртьев, В. М. Максимов. - Текст : непосредственный // Судпромгиз.

- 1959. - № 2. - С. 24-30.

22. Гасик, М. И. Теория и технология производства ферросплавов: Учебник для вузов / М. И. Гасик, Н. П. Лякишев, Б. И. Емелин. - М. : Металлургия. - 1988.

- 784 с. - Текст : непосредственный.

23. Гасик, М. И. Теория и технология электрометаллургии ферросплавов: Учебник для вузов / М. И. Гасик, Н. П. Лякишев. - М. : СП Интермет Инжиниринг. - 1999. - 764 с. - Текст : непосредственный.

24. Молчанова, Е. К. Атлас диаграмм состояния титановых сплавов / Е. К. Молчанова. - М. : Металлургия. - 1964. - 392 с. - Текст : непосредственный.

25. Гармата, В. А. Металлургия титана / В. А. Гармата, Б. С. Гуляницкий,

B. Ю. Крамник и др. - М. : Металлургия. - 1968. - 643 с. - Текст : непосредственный.

26. Rosenberg, H. W. The Science, Technology and Applications of Titanium / Ed. R. I. Jafee, N. E. Promisel. - Pergamon Press, Oxford. - 1970. - 851 p. - Текст : непосредственный.

27. Корнилов, И. И. Титан / И. И. Корнилов. - М. : Наука. - 1975. - 308 с. -Текст : непосредственный.

28. Борисова, Е. А. Титановые сплавы. Металлография титановых сплавов / Е. А. Борисова, Г. А. Бочвар, М. Я. Брун, С. Г. Глазунов, Б. А. Колачев, О. С. Коробов, А. В. Мальков, В. Н. Моисеев и др. / под ред. Глазунова С. Г. и Колачева Б. А. - М. : Металлургия. - 1980. - 464 с. - Текст : непосредственный.

29. Белов, С. П. Титановые сплавы. Металловедение титана и его сплавов /

C. П. Белов, М. Я. Брун, С. Г. Глазунов / под ред. Глазунова С. Г. и Колачева Б. А.

- М. : Металлургия. - 1992. - 352 с. - Текст : непосредственный.

30. Колачев, Б. А. Металловедение и термическая обработка цветных

металлов и сплавов . Учебник для вузов. 3-е изд. перераб. и доп. Б. А. Колачев,

B. И. Елагин, В. А. Ливанов. - М. : МИСИС. - 1999. - 416 с. - Текст : непосредственный.

31. Таранов, Д. В., Ванадиевые лигатуры для титановой промышленности / Д. В. Таранов, А. В. Ларионов, А. Н. Рылов, М. В. Трубачев, С. А. Вохменцев. -Текст : непосредственный // Новые технологии и материалы в металлургии. Сборник научных трудов. - Екатеринбург : ОАО «Уральский институт металлов». - 2021. - С. 80-95.

32. Фромм, Е. Газы и углерод в металлах / Е. Фромм, Е. Гебхарт; перевод с немецкого. - М. : Металлургия. - 1980. - 712 с. - Текст : непосредственный.

33. Бобылев, А. В. Механические и технологические свойства металлов / А. В. Бобылев. - Справ. изд. 2-е изд., переаб. и доп. - М. : Металлургия - 1987. -208 с. - Текст : непосредственный.

34. Ларионов, А. В. Физико-химическое обоснование применения нитрида алюминия при выплавке ванадийсодержащих азотированных лигатур для титановых сплавов : специальность 05.16.02 «Металлургия черных, цветных и редких металлов» : диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук / Ларионов Алексей Валерьевич ; Уральский Федеральный университет им. Б. Н. Ельцина. - Екатеринбург, 2016. - 121 с. - Текст : непосредственный.

35. Ночовная, Н. А. Проблемы создания экономичных титановых сплавов и пути их решения / Н. А. Ночовная, А. В. Исаичев, В. Г. Анташев. - Текст : непосредственный // Энциклоп. справочник. Все материалы - 2008. - № 5. -

C. 10-15.

36. Егорова, Ю. Б. Влияние легирования кислородом на механические свойства прутков из титана и сплава Т-6А1-4У / Ю. Б. Егорова, Л. В. Давыденко, И. М. Мамонов. - Текст : непосредственный // Международный научно-исследовательский журнал. - 2015. - № 10 (41). - Часть 2. - С. 49-51.

37. Солонина, О. П. Жаропрочные титановые сплавы / О. П. Солонина, С. Г. Глазунов. - М. : Металлургия. - 1976. - 445 с. - Текст : непосредственный.

38. Корнилов, И. И. Диаграммы состояния систем на основе титана. Металлургия и металловедение. Химия, металловедение и обработка титана / И. И. Корнилов, П. Б. Будберг [ред.] Н. В. Агеев. - М. : А.Н. СССР. - 1959. - Т. 2. - 308 с. - Текст : непосредственный.

39. Еременко, В. Н. Многокомпонентные сплавы титана / В. Н. Еременко. -Киев : Издательство АН Украинской ССР. -1962. - 211 с. - Текст : непосредственный.

40. Кипарисов, С. С. Карбиды титана: получение, свойства, применение / С. С. Кипарисов, Ю. В. Левинский, А. П. Петров. - М. : Металлурги. - 1987. - 216 с. - Текст : непосредственный.

41. Косолапова, Т. Я. Карбиды / Т. Я. Косолапова. - М. : Металлургия. -1968. - 300 с. - Текст : непосредственный.

42. Зелянский, А. В. Создание технологии и организация современного промышленного производства комплексных лигатур редких тугоплавких металлов для изготовления титановых сплавов / А. В. Зелянский, Н. К. Мельников, Н. П. Паздников, И. Ю. Пузаков, А. Н. Рылов, В. Ф. Новиков, А. Я. Дубровский, М. И. Климов, А. Н. Трубин, В. М. Чумарев. - Текст : непосредственный // Тр. научно-техн. конф. Проблемы и перспективы развития металлургии и машиностроения с использованием завершенных фундаментальных исследований и НИОКР. - Екатеринбург. - 2011. - Т. 1. - С. 299-306.

43. Вохменцев, С. А. Выплавка лигатуры алюминий-ванадий-титан-углерод (АВТУ) дуплекс-процессом / С. А. Вохменцев, А. Н. Рылов, М. В. Трубачев, Д. В. Таранов, В. М. Чумарев, А. В. Ларионов. - Текст : непосредственный // Титан. - 2016. - № 3. - С. 43-46.

44. Беляев, А. И. «Н. Н. Бекетов» / А. И. Беляев. - Текст : непосредственный. - М. : Металлургиздат. - 1953. - С. 101-109.

45. Самсонов, Г. В. Металлотермические методы в химии и металлургии / Г. В. Самсонов, Ю. Д. Чистяков. - Текст : непосредственный // Успехи химии. -1956. - Т. XXV. - № 10. - С. 1223-1248.

46. Мурач, Н. Н. Внепечная металлотермия / Н. Н. Мурач, У. Д. Верятин. -Текст : непосредственный. - М. : Металлургиздат. - 1956. - 210 с.

47. Елютин, В. П. Производство ферросплавов / В. П. Елютин, Ю. А. Павлов, Б. Е. Левин. - М. : Металлургиздат. - 1957. - 415 с. - Текст : непосредственный.

48. Боголюбов, В. А. Алюминотермический процесс / В. А. Боголюбов. -Текст : непосредственный. - М. : Труды НТО ЧМ. - 1961. - Т. XVI. - С. 136-142.

49. Плинер, Ю. Л. Алюминотермическое производство ферросплавов и лигатур / Ю. Л. Плинер, С. И. Сучильников, Е. А. Рубенштейн. - М. : Металлургиздат. - 1963. - 174 с. - Текст : непосредственный.

50. Подергин, В. А. Металлотермические системы / В. А. Подергин. - М. : Металлургия. - 1972. - 272 с. - Текст : непосредственный.

51. Лякишев, Н. П. Алюминотермия / Н. П. Лякишев, Ю. Л. Плинер, Г. Ф. Игнатенко, С. И. Лаппо. - М. : Металлургия. - 1978. - 424 с. - Текст : непосредственный.

52. Ключников, Н. Г. Руководство по неорганическому синтезу / Н. Г. Ключников. - Госхимиздат. - 1953. - 390 с. - Текст : непосредственный.

53. Продукция АО «УРАЛРЕДМЕТ» [сайт] - URL : http://www.uralredmet.ru/Products.hrml (дата обращения: 02.08.2021). - Текст : электронный.

54. Патент № 2547376 Российская Федерация, МПК С22С 35/00, С22С 27/00. Лигатура для титановых сплавов : № 2013151893/02 : заявл. 21.11.2013 : бюл. № 10 : опубл. 21.11.2013 / Береславский А. Л., Мачишина Л. А.; заявитель и патентообладатель Министерство промышленности и торговли Российской Федерации. - Текст : непосредственный.

55. Патент № 2653042 Российская Федерация, МПК С22С 27/02, C22C 1/03. Лигатура для выплавки титановых сплавов : № 2653042 : заявл. 15.08.2017 : опубл. 04.05.2018 : бюл. № 13 / Ледер М. О., Пузаков И. Ю., Таренкова Н. Ю., Зелянский А. В., Рылов А. Н., Алешин А. П., Трубачев М. В., Вохменцев С. А., Ларионов А. В. ; заявители и патентообладатели ПАО «Корпорация ВСМПО-

АВИСМА» (RU), ОАО «Уралредмет» (RU). - Текст : непосредственный.

56. Master Alloys: Vanadium [сайт]. - URL : https://secureservercdn.net/198.71.233.52/37d.364.myftpupload.com/wp-content/uploads/2020/05/RA-Master-Alloy-Vamdmm-Datasheet-Kymera-Version-V2.pdf (дата обращения: 02.08.2021). - Текст. Изображение : электронные.

57. Патент № 2422246 Российская Федерация, МПК B22F 3/23, C22C 29/16. Способ получения азотсодержащего материала на основе нитридов металлов для лигатур титановых сплавов и азотсодержащий материал для лигатур титановых сплавов : № 2422246 : заявл. 25.03.2010 : опубл. 27.06.2011 : бюл. № 18 / Закоржевский В. В., Боровинская И. П., Дубровский А. Я., Зелянский А. В., Паздников И. П., Чумарев В. М. ; заявитель и патентообладатель Учреждение Российской академии наук Институт структурной макрокинетики и проблем материаловедения РАН (RU). - Текст : непосредственный.

58. Закоржевский, В. В. Самораспространяющийся высокотемпературный синтез азотсодержащего материала на основе нитридов алюминия и ванадия для получения лигатур титановых сплавов / И. Д. Ковалев, А. Я. Дубровский. - Текст : непосредственный // Новые огнеупоры. - 2018. - № 8. - С. 49-52.

59. Вохменцев, С. А. Разработка усовершенствованной технологии алюминотермической выплавки карбидизированной ванадиевой лигатуры для титановых сплавов : специальность 05.16.02 «Металлургия черных, цветных и редких металлов» : диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук / Вохменцев Сергей Анатольевич ; Уральский Федеральный университет им. Б. Н. Ельцина. - Екатеринбург, 2018. - 109 с. - Текст : непосредственный.

60. Чумарев, В. М. Структура и фазовый состав лигатуры V-Al-N / В. М. Чумарев, А. В. Ларионов, Н. И. Сельменских, А. А. Панкратов, А. Я. Дубровский, А. Н. Рылов, А. Ю. Райков. - Текст : непосредственный // Металлы. - 2012. - № 6. - С. 9-14.

61. Рылов, А. Н. Использование нитрида алюминия при выплавке лигатуры V-Al-N / А. Н. Рылов, А. Ю. Райков, А. В. Мартынов, В. М. Чумарев, А. В.

Ларионов, Н. И. Сельменских. - Текст : непосредственный // Металлы. - 2013. -№ 4. - С. 3-7.

62. Ларионов, А. В. Фазовый состав сплавов У-А1-^-Ы, выплавленных с использованием нитрида алюминия / А. В. Ларионов, В. М. Чумарев. - Текст : непосредственный // Бутлеровские сообщения. - 2015. - Т. 44. - № 12. - С. 137141.

63. Ларионов, А. В. Выплавка азотсодержащих сплавов У-А1-Т в кристаллизаторе печи ЭШП / А. В. Ларионов, В. М. Чумарев, А. Н. Рылов, М. В. Трубачев, С. А. Вохменцев. - Текст : непосредственный // Титан. - 2015. - № 4. -С. 29-36.

64. Вохменцев, С. А. Фазовый состав продуктов алюминотермической выплавки лигатуры А1-У-Т-С / С. А. Вохменцев, В. М. Чумарев, А. В. Ларионов, С. В. Жидовинова, Д. В. Таранов. - Текст : непосредственный // Титан. - 2017. -№ 3. - С. 20-24.

65. Ларионов, А. В. Термодинамическое моделирование процесса алюминотермической выплавки лигатуры А1-У-Т-С / А. В. Ларионов, В. М. Чумарев, Л. Ю. Удоева, Д. В. Таранов, С. А. Вохменцев. - Текст : непосредственный // Бутлеровские сообщения. - 2017. - Т. 49. - № 1. - С. 43-49.

66. Чумарев, В. М. Моделирование алюминотермической выплавки углеродсодержащих лигатур для титановых сплавов / В. М. Чумарев, Л. Ю. Удоева, А. В. Ларионов, С. А. Вохменцев, Д. В. Таранов. - Текст : непосредственный // Бутлеровские сообщения. - 2017. - Т. 49. - № 1. - С. 50-56.

67. Береславский, А. Л. Производство лигатур для выплавки судостроительных титановых сплавов, легированных углеродом / А. Л. Береславский, С. А. Емельянов, В. М. Максимов, Л. А. Мачишина. - Текст : непосредственный // Титан. - 1995. - № 3-4. - С. 15-17.

68. Кипарисов, С. С. Азотирование тугоплавких металлов / С. С. Кипарисов, Ю. В. Левинский. - М. : Металлургия. - 1972. - 160 с. - Текст : непосредственный.

69. Михина, В. Н. Азотирование электролитического марганца / В. Н.

Михина, А. Б. Сучков. - Текст : непосредственный // Металлы. - 1976. - № 5. - С. 234-235.

70. Авторское свидетельство № 355236 СССР, МКл. С 21с 7/00. Способ получения азотированного безуглеродистого феррохрома : № 355236 : заявл. 24.11.1969 : опубл. 16.10.1972 : бюл. № 31 / Р. Н. Сорокин, В. М. Журавлев, К. Умаров и др. (СССР). - № 1379403/22-2. - Текст : непосредственный.

71. Мержанов, А. Г. О механизме горения пористых металлических образцов в азоте / А. Г. Мержанов, И. П. Боровинская, Ю. Е. Володин // Докл. АН СССР. - 1972. - Т. 206. - № 4. - С. 905-908. - Текст : непосредственный.

72. Мержанов, А. Г. Самораспространяющийся высокотемпературный синтез. Физическая химия / под ред. Колотыркина Я. М. - М. : Химия. - 1983. -224 с. - Текст : непосредственный.

73. Авторское свидетельство № 1732693 Российская федерация, МКП6 С22С 33/00. Способ получения азотированных лигатур : № 1732693 : заявл. 17.01.1990 : опубл. 10.03.1996 : бюл. № 31 / Павлов В.А., Карев В.А., Луценко В.Т. и др. ; заявители НИИ Металлургической технологии, УПИ им. С.М. Кирова. - № 4783751/02. - Текст : непосредственный.

74. Мержанов, А. Г. Концепция развития самораспространяющегося высокотемпературного синтеза как области научно-технического прогресса / А. Г. Мержанов. - Черноголовка : Территория. - 2003. - 368 с. - Текст : непосредственный.

75. Амосов, А. П. Порошковая технология самораспрастраняющегося высокотемпературного синтеза материалов / А. П. Амосов, И. П. Боровинская, А. Г. Мержанов. - М. : Машиностроение - 1. - 2007. - 567 с. - Текст : непосредственный.

76. Шатохин, И. М. Технология получения азотированного ферросилиция и результаты его применения в металлургическом производстве / И. М. Шатохин, М. Х. Зиатдинов, А. С. Бессмертных и др. - Текст : непосредственный // Бюллетень «Черная металлургия». - 2007. - № 6. - С. 47-50.

77. Патент № 2331691 Российская федерация, МКП С22С33/04, С22С35/00,

С22С29/16. Способ получения азотированных ферросплавов и лигатур : № 2331691: заявл. 21.06.2006 : опубл. 20.08.2008 : бюл. № 23. / Рощин Е. В., Рощин В. Е., Рощин А. В. ; заявители и патентообладатели Рощин Егор Васильевич, ООО Азотированные материалы-10. - № 2006122243/02. - Текст : непосредственный.

78. Зиатдинов, М. Х. Производство СВС-нитрида феррованадия для выплавки высокопрочных низколегированных сталей / М. Х. Зиатдинов, И. М. Шатохин. - Текст : непосредственный // Сталь. - 2009. - № 11. - С. 39-47.

79. Патент № 2370562 Российская федерация, МКП С22С 35/00. Азотсодержащая лигатура, полученная методом самораспространяющегося высокотемпературного синтеза : № 2370562 : заявл. 17.06.2008 : опубл. 20.10.2009, бюл. № 29 / Филиппенков А. А., Филиппенков В. А. ; заявитель и патентообладатель ЗАО Научно-производственное предприятие ФАН. - № 2008124854/02. - Текст : непосредственный.

80. Букреев, А. Е. Разработка технологии получения азотированных хромсодержащих лигатур методом самораспространяющегося высокотемпературного синтеза : специальность 05.16.02 «Металлургия черных, цветных и редких металлов» : диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук / Букреев Александр Евгеньевич. - Магнитогорск, 2010. - 139 с. - Текст : непосредственный.

81. Максимов, Ю. М. Самораспространяющийся высокотемпературный синтез азотсодержащих сплавов для металлургии / Ю. М. Максимов, Л. Н. Чухломина, Б. Ш. Браверман, Л. А. Смирнов. - Новосибирск : Наука. - 2014. -232 с. - Текст : непосредственный.

82. Грабис, Я. П. Плазмохимический синтез тонкодисперсных композиционных порошков на основе нитридов / Я. П. Грабис. // Сборник научных трудов «Материалы на основе нитридов». - Киев : ИПМ. - 1988. - С. 4653. - Текст : непосредственный.

83. Патент № 2064366 Российская федерация, МКП6 В 22 F1/00. Способ азотирования порошка : № 2064366 : заявл. 04.08.1994 ; опубл. 27.07.1996, бюл. № 11 / Ревун С. А., Муравьева Е. Л. ; заявитель и патентообладатель Институт

металлургии УрО РАН. - №94029220/02. - Текст : непосредственный.

84. Немченко, В. П. Продувка стали газами в ковшах с пористым днищем / В. П. Немченко, В. А. Козьмин, Н. Ф. Бастраков и др. - Текст : непосредственный // Сталь. - 1973. - №. 8. - С. 715-716.

85. Авторское свидетельство № 375306 СССР, М.Кл. С 21с 7/00. Способ получения азотированного феррохрома : № 375306 : заявл. : 04.01.1971 : опубл. 23.03.1973 : бюл. № 16 / С. В. Безобразов, М. А. Рысс, Г. В. Чарушникова и др. (СССР) ; заявитель Челябинский электрометаллургический комбинат. - № 1606781/22-2. - Текст : непосредственный.

86. Авторское свидетельство № 381693 СССР, М.Кл. С 21с 7/00. Способ получения азотированного феррохрома : № 381693 : заявл. 11.01.1971 : опубл. 22.05.1973 : бюл. № 22 / С. В. Безобразов, М. А. Рысс, Д. Ф. Железнов и др. (СССР); заявитель Челябинский электрометаллургический комбинат. - № 1609143/22-2. - Текст : непосредственный.

87. Авторское свидетельство № 687138 СССР, М.Кл.2 С 22 С 33/04. Способ получения азотированного феррохрома : № 687138 : заявл. 24.04.1973 : опубл. 25.09.1979 : бюл. № 35 / А. С. Микулинский, В. П. Зайко, М. А. Рысс (СССР). - № 1914297/22-02. - Текст : непосредственный.

88. Немченко, В. П. Азотирование жидких ферросплавов в ковшах с пористым днищем / В. П. Немченко, С. Е. Пигасов, С. И. Попель и др. - Текст : непосредственный // Сталь. - 1982. - № 7. - С. 37-39.

89. Карноухов, В. Н. Технология низкоуглеродистого феррохрома / В. Н. Корноухов, Ю. И. Воронов, В. П. Зайко, В. И. Жучков. - Екатеринбург : УрО РАН. - 2001. - 482 с. - Текст : непосредственный.

90. Филипенков, А. А. Эффективные технологии легирования стали ванадием / А. А. Филипенков, Ю. А. Дерябин, Л. А. Смирнов. - Екатеринбург : Изд-во УрО РАН. - 2001. - 208 с. - Текст : непосредственный.

91. Зайко, В. П. Технология ванадийсодержащих ферросплавов / В. П. Зайко, В. И. Жучков, Л. И. Леонтьев и др. - М. : ИКЦ «Академкнига». - 2004. -515 с. - Текст : непосредственный.

92. Ferroalloys Lumpy [сайт]. - URL : https://www.cometalsa.com/products-and-services/ferroalloys-lumpy/2#ancla17 (дата обращения: 02.08.2021). - Текст. Изображение : электронные.

93. Легирующие материалы, ферросплавы [сайт]. - URL : http://www.ntpf-etalon.ru/legiruyushie_materiali (дата обращения: 02.08.2021). - Текст. Изображение : электронные.

94. Патент № 2206628 Российская федерация, МПК7 С22С27/02, С22С1/03, С22В4/06. Шихта для получения азотсодержащих лигатур на основе тугоплавких металлов : № 2206628 : заявл. 16.04.2001 : опубл. 20.06.2003, бюл. № 17 / Альтман П. С., Дубровский А. Я. ; заявитель и патентообладатель ОАО Верхнесалдинское металлургическое производственное объединение. - № 2001110249/02. - Текст : непосредственный.

95. Ish-Shalom, M. Formation of aluminum oxynitride by carbothermal reduction of aluminium oxide in nitrogen. - Текст : непосредственный // J. Mater. Sci. Lett. - 1982. - Vol. 1. - P. 147-149.

96. Corbin, N. D. The influence of carbon, nitrogen and argon on aluminium oxynitride spinel formation : Thesis for the degree of master of sciences in Materials Science and Engineering // Corbin Normand Denis ; Massachusetts Institute of Technology. - Boston, MA. - 1982. - 131 P. - Текст : непосредственный.

97. H. X. Willems. Thermodynamics of Alon I: Stability at lower Temperatures / H. X. Willems, M. M. R. M. Hendrix, R. Metselaar, G. de With. - Текст : непосредственный // J. Eur. Ceram. Soc. - 1992. - Vol. 10. - P. 327-337.

98. H. X. Willems. Thermodynamics of Alon II: Phase Relations / H. X. Willems, M. M. R. M. Hendrix, R. Metselaar, G. de With. - Текст : непосредственный // J. Eur. Ceram. Soc. - 1992. - Vol. 10. - P. 339-346.

99. Таранов, Д. В. Структура и фазовый состав лигатуры V-Al-N-C / Д. В. Таранов, А. В. Ларионов, М. В. Трубачев, С. А. Вохменцев // Тр. научно-практ. конфер. «Перспективы развития металлургии и машиностроения с использованием завершенных фундаментальных исследований и НИОКР : ФЕРРОСПЛАВЫ», - Екатеринбург : «Альфа Принт». - 2018. - С. 140-145. -

Текст : непосредственный.

100. Taranov, D. V. Structure and Phase Composition of V-Al-N-C Master Alloy / D. V. Taranov, A. V. Larionov, V. M. Chumarev, L. A. Smirnov, M. V. Trubachev, S. A. Vohmentsev // Theoretical and practical conference with international participation and School for young scientists «FERROALLOYS: Development prospects of metallurgy and machine building based on completed Research and Development» (NIOKR-2018), KnE Materials Science. - 2019. - P. 118-125. -Текст : непосредственный.

101. Ларионов, А. В. Термодинамическое моделирование алюминотермической выплавки лигатуры V-Al-N-C / А. В. Ларионов, Д. В. Таранов, В. М. Чумарев, Л. А. Смирнов. - Текст : непосредственный // Бутлеровские сообщения. - 2019. - Т. 59. - № 9. - С. 132-139.

102. Таранов, Д. В. Использование прекурсора V-Al-C при выплавке лигатуры V-Al-N-C / Д. В. Таранов, А. В. Ларионов, С. В. Жидовинова, В. М. Чумарев, А. Н. Рылов, М. В. Трубачев. - Текст : непосредственный // Титан. -2019. - № 4. - С. 32-36.

103. Agne, M. T. Enthalpy of formation and thermodynamic parameters of the MAX phase V2AlC / M. T. Agne, M. W. Barsoum. - Текст : непосредственный // Journal of Alloys and Compounds. - 2016. - Vol. 665. - P. 218-224.

104. Авторское свидетельство № 515821 СССР, М.Кл.2 С 22 С 27/02. Лигатура : № 515821 : заявл. 28.06.1974 : опубл. 30.05.1976 : бюл. № 20 / А. Л. Береславский, В. М. Максимов, И. А. Порунков, В. П. Уртьев, Е. А. Ларичкин, В. И. Михневич, В. В. Тетюхин, Г. A. Безруков, А. И. Арсентьев, И. Ф. Ходос (СССР). - № 2038814/22-1. - Текст : непосредственный.

105. Roine, A. HSC 6.0 Chemistry. Chemical reactions and Equilibrium software with extensive thermochemical database and Flowsheet simulation. Pori: Outokumpu research Oy. - 2006. - P. 448. - Текст : непосредственный.

106. Кубашевский, О. Металлургическая термохимия / О. Кубашевский, К. Б. Олкокк // Пер. с англ. - М. : Металлургия. - 1982. - 392 с. - Текст : непосредственный.

107. Удоева, Л. Ю. Моделирование алюминотермической выплавки сплавов Мо-Л-А1 и Мо-П-У-Сг-А1 / Л. Ю. Удоева, В. М. Чумарев, А. В. Ларионов, А. Н. Рылов, М. В. Трубачев. - Текст : непосредственный // Расплавы. - 2013. - № 2. -С. 12-19.

108. Таранов, Д. В. Получение прекурсора У-А1-Ы путем азотирования в реторте порошков промышленных сплавов У(50-74)-А1 при давлении азота 0,1 МПа / Д. В. Таранов, А. В. Ларионов, С. В. Жидовинова, Р. И. Гуляева, С. М. Пикалов, А. Н. Рылов, М. В. Трубачев. - Текст : непосредственный // Титан. -2020. - № 1. - С. 24-30.

109. Чумарев, В. М. Плазмохимическое получение азотсодержащего материала У-А1-Ы для лигатур титановых сплавов / В. М. Чумарев, Ю. М. Чвалинский, А. В. Ларионов, С. М. Пикалов, Д. В. Таранов. - Текст : непосредственный // Титан. - 2018. - № 2. - С. 4-7.

110. Куликов, И. С. Термодинамика карбидов и нитридов. Справ. изд. / И. С. Куликов. - Челябинск : Металлургия. Челябинское отделение. - 1988. - 320 с. -Текст : непосредственный.

Мы, нижеподписавшиеся:

От ОАО «Уралредмет»:

Начальник ПТО Трубачев М.В., Главный технолог Вохменцев С.А., Заместитель начальника цеха №2 Мартынов A.B.

От ООО «ПОЗ Прогресс»: Начальник цеха Таранов Д.В.

От ИМЕТ УрО РАН:

Главный научный сотрудник Чумарев В.М., Старший научный сотрудник Ларионов A.B.

составили настоящий акт в том, что на участке производства лигатур проведены испытания по выплавке прекурсорного сплава У-А1-С внепечным алюминотермическим процессом из шихты, в состав которой входили У2О5, УгОз, алюминиевый порошок АПЖ, графит, оксид кальция и фторид кальция.

УТВЕРЖДАЮ:

'Тонический директор ~ '■ ралредмет»

SS А.Н. Рылов 2017 г.

Об опытно-промышленных испытаниях технол&тн^ьгтГлавки лигатуры У-А1-М-С внепечным алюминотермическим процессом с использованием в качестве карбидизатора

прекурсорного сплава У-А1-С

Мы. нижеподписавшиеся:

От ОАО «Уралрелмет»: Начальник ПТО Трубачев М.В.. Главный технолог Вохменцев С.А., Заместитель начальника цеха №2 Мартынов A.B.

От ООО «ПОЗ Прогресс»: Начальник цеха Таранов Д.В.

От IIMET УрО РАН:

Главный научный сотрудник Чумарев В.М., Старший научный сотрудник Ларионов A.B.

составили настоящий акт в том. что на участке производства лигатур проведены испытания по выплавке лигатуры \;-А1-М-С внепечным алюминотермическим процессом с использованием в качестве карбидизатора прекурсорного сплава У-А1-С. В ходе испытнаия опробована шихта, в состав которой входили пентаоксид ванадия, алюминиевый порошок АПЖ, сплав У(70)-А1(23)-С(6.7). азотированный методом СВС сплав \'-А1-\г, оксид кальция, фторид кальция и оборотная крошка лигатуры У-А1-Ы-С.

В результате испытаний установлено:

1. Замена тигельного графита в составе шихты алюминотермической плавки лигатуры У-А1-М-С на прекурсорный сплав У(70)-А1(23)-С(6.7) позволяет получать лигатуру \Z-A1-N-C, соответствующую требованиям технических условий. Содержание основных компонентов лигатуры, масс. %: V - 74.6: А1 -22.8; N - 1.2; С - 0.78; О - 0.061.

От ОАО «Урапредмет»; Начальник

Трубачев М.В.

Вохменцев С.А.

Зам.-'цМальника цеха №2

,. .//с Q I

/ rv I Мартынов A.B.

От ООО «ПОЗ Прогресс»: На)

Таранов Д.В.

От ИМЕТУрО РАН:

научный сотрудник

Чумарев В.М.

Старший ^учдаый сотрудник

^Ф' Ларионов A.B.

о.

УТВЕРЖДАЮ:

|ектор по производств}'

......Ж) « Н ТП Ф « Эта ло н » /,.

^¿^ЦМолев А.Г'. ./¿Х- *

о4 «с ,

г **

!сахс! МП1Ф

о ^«ЭТАЛОН

Ы к . \

» марта 202

г.

Об опытных испытаниях технологии самораспространяющегося высокотемпературного синтеза азот- и углеродсодержащего легирующего материала У-А1-Ы-С

Мы, нижеподписавшиеся:

От ООО «НТПФ «Эталон»:

Начальник цеха №2 - Андреев Е.А.

От ООО «ПОЗ Прогресс»:

Начальник цеха - Таранов Д.В.

От И МЕТ УрО РАН:

Старший научный сотрудник, к.т.н. - Ларионов А.В.

От АО «Уралредмет»:

Главный технолог - Вохменцев С.А.

составили настоящий акт о том, что на опытно-промышленном участке ООО «НТПФ «Эталон» проведены испытания по получению азот- и углеродсодержащего легирующего материала УА1-Ы-С методом самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (СВС). Процесс азотирования смесей, в состав которых входили лигатуры системы У(5065) - А! и тигельный графит, проведены в опытном ректоре объемом 0.015 м! и промышленном реакторе объёмом 0,15 м\ Рабочее давление азота в реакторах в процессе испытаний составляло 8 МПа.

В результате испытаний установлено, что метод СВС позволяет получать азот- и углеродсодержащие материалы У-А1-Ь1-С следующих составов, масс. %:

1. У(51-49)-А1(29-30НМ(15)-С(2.7-4.2) - при азотировании смеси порошка лигатуры У(65)-А1 (крупность минус 0,315 мм) и графита (крупность минус 0,400 мм);

2. У(49)-А1(30)-М(13.4)-С(6) - при азотировании смеси порошка лигатуры У(65)-А1 (крупность минус 0.160 мм) и графита (крупность минус 0.400 мм);

3. У(43)-А!(35.5)-Ы(16.4)-С(4) — при азотировании смеси порошка лигатуры У(50)А1 (крупность минус 0.315 мм) и графита (крупность минус 0,400 мм).

В результате лабораторных исследований установлено, что содержание кислорода в продуктах синтеза не превышает 1.5 масс. %. Углерод в материалах присутствует в виде карбидов: У:А1, *Си. У.С и УС. азот в виде АМ и УЙ.

От ООО «НТПФ «Эталон»: Начал!

Андреев Е.А.

От АО «Уралредмет»: Главный технолог

Вохменцев С.А.

От ООО «ПОЗ Прогресс»:

Таранов Д.В.

Старший на1/#ный сотрудник, к.г.н.

Ларионов А.В.