EA010932B1 - Способ и устройство для получения металлических соединений - Google Patents

Способ и устройство для получения металлических соединений Download PDF

Info

Publication number
EA010932B1
EA010932B1 EA200600178A EA200600178A EA010932B1 EA 010932 B1 EA010932 B1 EA 010932B1 EA 200600178 A EA200600178 A EA 200600178A EA 200600178 A EA200600178 A EA 200600178A EA 010932 B1 EA010932 B1 EA 010932B1
Authority
EA
Eurasian Patent Office
Prior art keywords
titanium
aluminum
reaction zone
temperature
stage
Prior art date
Application number
EA200600178A
Other languages
English (en)
Other versions
EA200600178A1 (ru
Inventor
Джавад Хайдар
Original Assignee
Коммонвелт Сайентифик Энд Индастриал Рисерч Организейшн
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from AU2003903426A external-priority patent/AU2003903426A0/en
Priority claimed from AU2003906420A external-priority patent/AU2003906420A0/en
Application filed by Коммонвелт Сайентифик Энд Индастриал Рисерч Организейшн filed Critical Коммонвелт Сайентифик Энд Индастриал Рисерч Организейшн
Publication of EA200600178A1 publication Critical patent/EA200600178A1/ru
Publication of EA010932B1 publication Critical patent/EA010932B1/ru

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F9/00—Making metallic powder or suspensions thereof
    • B22F9/16—Making metallic powder or suspensions thereof using chemical processes
    • B22F9/18—Making metallic powder or suspensions thereof using chemical processes with reduction of metal compounds
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J19/08—Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor
    • B01J19/087—Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor employing electric or magnetic energy
    • B01J19/088—Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor employing electric or magnetic energy giving rise to electric discharges
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F9/00—Making metallic powder or suspensions thereof
    • B22F9/16—Making metallic powder or suspensions thereof using chemical processes
    • B22F9/18—Making metallic powder or suspensions thereof using chemical processes with reduction of metal compounds
    • B22F9/20—Making metallic powder or suspensions thereof using chemical processes with reduction of metal compounds starting from solid metal compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01F—COMPOUNDS OF THE METALS BERYLLIUM, MAGNESIUM, ALUMINIUM, CALCIUM, STRONTIUM, BARIUM, RADIUM, THORIUM, OR OF THE RARE-EARTH METALS
    • C01F7/00—Compounds of aluminium
    • C01F7/48—Halides, with or without other cations besides aluminium
    • C01F7/56—Chlorides
    • C01F7/58—Preparation of anhydrous aluminium chloride
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01G—COMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
    • C01G23/00—Compounds of titanium
    • C01G23/02—Halides of titanium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01G—COMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
    • C01G23/00—Compounds of titanium
    • C01G23/02—Halides of titanium
    • C01G23/022—Titanium tetrachloride
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01G—COMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
    • C01G23/00—Compounds of titanium
    • C01G23/02—Halides of titanium
    • C01G23/026—Titanium trichloride
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B34/00—Obtaining refractory metals
    • C22B34/10—Obtaining titanium, zirconium or hafnium
    • C22B34/12—Obtaining titanium or titanium compounds from ores or scrap by metallurgical processing; preparation of titanium compounds from other titanium compounds see C01G23/00 - C01G23/08
    • C22B34/1263—Obtaining titanium or titanium compounds from ores or scrap by metallurgical processing; preparation of titanium compounds from other titanium compounds see C01G23/00 - C01G23/08 obtaining metallic titanium from titanium compounds, e.g. by reduction
    • C22B34/1277—Obtaining titanium or titanium compounds from ores or scrap by metallurgical processing; preparation of titanium compounds from other titanium compounds see C01G23/00 - C01G23/08 obtaining metallic titanium from titanium compounds, e.g. by reduction using other metals, e.g. Al, Si, Mn
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B5/00—General methods of reducing to metals
    • C22B5/02—Dry methods smelting of sulfides or formation of mattes
    • C22B5/04—Dry methods smelting of sulfides or formation of mattes by aluminium, other metals or silicon
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C1/00—Making non-ferrous alloys
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C1/00—Making non-ferrous alloys
    • C22C1/04—Making non-ferrous alloys by powder metallurgy
    • C22C1/047—Making non-ferrous alloys by powder metallurgy comprising intermetallic compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C33/00—Making ferrous alloys
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/08—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing nickel
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00002—Chemical plants
    • B01J2219/00027—Process aspects
    • B01J2219/0004—Processes in series
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00049—Controlling or regulating processes
    • B01J2219/00051—Controlling the temperature
    • B01J2219/00121—Controlling the temperature by direct heating or cooling
    • B01J2219/0013—Controlling the temperature by direct heating or cooling by condensation of reactants
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/08—Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor
    • B01J2219/0894—Processes carried out in the presence of a plasma

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
  • Manufacture Of Metal Powder And Suspensions Thereof (AREA)
  • Compounds Of Alkaline-Earth Elements, Aluminum Or Rare-Earth Metals (AREA)

Abstract

В настоящем изобретении предлагается способ и устройство для получения титановых сплавов и титан-алюминиевых интерметаллических соединений и сплавов. Исходя из предшествующего материала, включающего субхлорид титана (трихлорид титана или дихлорид титана), предшествующий материал восстанавливают алюминием с получением титан-алюминиевых интерметаллических комплексов или сплавов и хлорида алюминия, который выводят из зоны реакции, чтобы способствовать прямой реакции и получению титан-алюминиевых соединений. Начало от субхлорида титана как предшествующего материала устраняет проблемы, связанные с началом от металлического титана (который дорог в получении) или тетрахлорида титана (реакцию очень трудно контролировать), и приводит к получению порошковых форм титан-алюминиевых соединений с регулируемой композицией.

Description

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к способу и устройству для получения металла и металлических соединений и, в особенности, но не только, к способу и устройству для получения сплавов на основе титана и интерметаллических комплексов, и, более конкретно, но не только, к способу и устройству для получения сплавов на основе титана-алюминия и интерметаллических комплексов, и, более конкретно, но не только, к способу и устройству для получения сплавов на основе титана-алюминия и интерметаллических комплексов в виде порошка.
Предпосылки изобретения
Титан-алюминиевые сплавы и интерметаллические соединения (обычно называемые здесь титаналюминиевые соединения) являются очень ценными материалами. Однако они трудны и дороги в изготовлении, особенно в предпочтительной порошковой форме. Указанные расходы на изготовление ограничивают широкое применение данных материалов, даже несмотря на то, что они имеют чрезвычайно желаемые свойства для применения в автомобильной, аэрокосмической и других отраслях промышленности.
Титановые минералы находятся в природе в виде очень стабильного оксида (Т1О2). Обычные способы получения титана представляют собой процесс Кролля и процесс Хантера (Хип1ег). Процесс Кролля требует использования магния в качестве восстанавливающего агента для восстановления Т1С14 (получаемого из оксида предварительным хлорированием) с образованием Т1 металла. Процесс Хантера требует использования натрия в качестве восстанавливающего агента. Так как Т1С14 все еще термодинамически стабилен, высокоактивные восстанавливающие агенты, такие как магний или натрий, требуются для получения металлического титана из Т1С14. Такие высокоактивные восстанавливающие агенты трудны и дороги в работе. Так как хлориды магния в случае процесса Кролля стабильны до температур свыше 1300К, продукт часто получается в виде Т1 губки, смешанной с МдС12 и остатками Мд и Т1С14. Для получения чистого Т1 продукт требует дорогостоящей последующей обработки, включая промывку и плавление в вакуумной дуговой печи для удаления всех примесей. Это способствует настоящей высокой стоимости получения титана.
В известных технологиях получения титановых сплавов, таких как Т1-А1-У, и интерметаллических соединений, таких как Т13А1, Т1А1, Т1А13, Т1-А1-(Сг, N6, Мо и т.д.), и сплавов на основе указанных соединений соответствующие количества губки, слитков или порошка металлов, которые содержат указанные сплавы, измельчают или расплавляют вместе и отжигают, увеличивая, таким образом, стоимость производства, особенно когда необходимо сначала получить металлы, что, как обсуждалось в случае титана, включает значительные расходы. Для получения порошка указанных титановых сплавов и интерметаллических соединений обычно требуется дополнительная обработка, увеличивая уже высокую стоимость производства.
Прежние способы на основе А1 для получения Т1-А1 соединений включают начало из А1 порошка и Т1 порошка (ссылки: 1.Ьи М.О. Ьа1 апб Р.Н. Ргоеу 1оигпа1 о! Ме1а1§, РеЬгиагу 2002, р. 62 и N. ВейоНпо е! а1., 1п1егше1аШе8, Уо1. 11, 2003, р. 41) и восстановление Т1С14 с помощью А1С1 (патентная заявка США И82002/0184971 А1). В случае первого способа, исходные материалы представляют собой порошки А1 и Т1, причем порошки обычно механически измельчают с образованием равномерной смеси с последующим нагреванием в печи. Полученные материалы имеют, в лучшем случае, форму твердых комков, и указанный способ обычно не дает возможности получить тонкодисперсный порошок. Кроме того, полученные соединения часто требуют термообработки для получения требуемых свойств материала. В случае второго способа., А1 металл нагревают в присутствии хлора при температуре около 1200°С, получая газообразный А1С1, который затем взаимодействует с Т1С14 в газовой фазе, давая порошок алюминидов титана. Оба указанных способа довольно сложны и дороги в исполнении.
Известно также прямое восстановление Т1С14 алюминием. Однако оно приводит к получению неконтролируемой композиции соединений, и получение однофазного материала, такого как Т1А1, не достигается (см., в частности, 8.1. Оегбешапп & Ό.Ε. А1тап, раде 3341 ш Оашша Тбапшт А1иш1ш 1999, еббеб Ьу К1т, Чшибик & Ьогебо, Тбе МшегаП Ме1а1§ апб Ма1епак 8оае1у И8А).
В течение нескольких прошедших десятилетий были сделаны всесторонние попытки заменить существующие технологии Кролля и Хантера использованием таких технологий, как электролитическое, плазменно-водородное и также алюмотермическое восстановление.
Использовать водородную плазму для восстановления хлорида титана в атмосфере плазмы трудно вследствие неблагоприятных термодинамических характеристик, так как хлор, предпочтительно, реагирует с титаном по обратной реакции с образованием хлоридов титана, снижая, следовательно, качество получаемого Т1 порошка и ограничивая эффективность способа. В способе, описанном в патенте США 5935293, использовали реактор быстрого закаливания для охлаждения плазмы, чтобы предотвратить процессы рекомбинации, ведущие к образованию хлоридов титана. Согласно описанию в патенте США 5935293, способ является высоко затратным по энергии сравнительно с существующей технологией Кролля.
В другом способе (Ο.Ζ. Сбеп, Ό.Ι. Ргау апб Т.^. РайЫпд, №1Шге. Уо1. 407 (2000), 361) Сбеп е! а1. получали титановую губку непосредственно из оксида восстановлением в расплавленном хлориде кальция.
- 1 010932
Кислород из оксида титана соединяется с углеродом на аноде, образуя СО2. Однако композиция (состав) полученного губкоподобного титанового продукта соответствует композиции исходных минералов. Указанный способ находится еще в разработке и, кроме того, должен быть продемонстрирован в промышленном масштабе.
Предпринимались попытки использовать алюминий в качестве восстанавливающего агента для Т1С14 в плазменных системах. При восстановлении Т1С14 алюминием продукты образуются в виде твердофазных титан-алюминиевых интерметаллических соединений, смешанных с хлоридом алюминия и некоторым остаточным дихлоридом титана. Описание разных попыток использования алюминия вместе с описанием термодинамики данного способа даны Мигрйу и Βίη§ (Нщ11 Тетр. СНет. Ргосс55С5. Уо1. 3, 365-374, 1994). Вследствие трудностей, связанных с газофазными реакциями, было невозможно получить титановые и/или титан-алюминиевые соединения непосредственным алюмотермическим восстановлением хлоридов титана.
Сущность изобретения
Согласно первому аспекту в настоящем изобретении предлагается ступенчатый способ получения титан-алюминиевых соединений, включающий первую стадию:
восстановление количества хлорида титана (Т1С14) количеством алюминия при температуре для инициирования реакции для образования продуктов субхлорида(ов) титана и хлорида алюминия (А1С13);
и затем вторую стадию:
смешивание упомянутых продуктов с добавлением, если требуется, дополнительного алюминия и нагревание смеси в зоне реакции до температуры выше 300°С с образованием А1С13 в газовой фазе и получением конечного продукта в зоне реакции титан-алюминиевых соединений.
Когда используют термин «субхлорид титана», он может относиться к трихлориду титана Т1С13 и/или дихлориду титана Т1С12, или другим комбинациям титана и хлорида, исключая Т1С14, который называется здесь хлоридом титана.
Когда используют термин «титановое соединение», он может относиться к титановым сплавам и/или титан/металл интерметаллическим соединениям. В одной предпочтительной форме, которая здесь используется, титановые соединения включают титан-алюминиевые сплавы и/или титан-алюминиевые интерметаллические соединения.
В одном варианте осуществления способ также может включать стадию удаления А1С13 из зоны реакции, чтобы способствовать прямой реакции на второй стадии. В одной форме стадия удаления А1С13 из зоны реакции является непрерывной.
В одном варианте осуществления первая стадия может проводиться при температуре выше температуры кипения А1С13. В другом варианте осуществления первая стадия может проводиться при температуре выше 200°С.
В одном варианте осуществления данного способа первая стадия может проводиться с избыточным количеством присутствующего алюминия для восстановления всего хлорида титана (Т1С14) с образованием упомянутых продуктов субхлорида(ов) титана и хлорида алюминия (А1С13). В одном варианте осуществления Т1С13 получают восстановлением Т1С14, хотя данная реакция может также давать дихлорид титана Т1С12.
В одном варианте осуществления данного способа вторая стадия может проводиться при температуре в диапазоне от 300 до 1000°С.
Один вариант данного способа может включать дополнительную стадию возврата в цикл, по меньшей мере, части образовавшегося хлорида алюминия и использования хлорида алюминия с получением Т1С14. Хлорид алюминия может быть использован для восстановления оксида титана с получением Т1С14.
В любом из упомянутых вариантов осуществления данного способа оксид алюминия может быть получен восстановлением оксида титана, и оксид алюминия подвергают электролизу с получением алюминиевого сырья для использования на стадиях упомянутого способа.
В одном варианте осуществления данного способа хлориды алюминия могут быть сконденсированы из зоны реакции при температуре ниже, чем температура в зоне реакции. В одном варианте осуществления данного способа, если субхлорид титана выходит из зоны реакции, он может конденсироваться при температуре, отличающейся от температуры в зоне реакции. Кроме того, сконденсированный субхлорид титана, необязательно, может быть возвращен в зону реакции.
В дополнительных вариантах осуществления данного способа предшествующий материал может включать источник одного или более элементов, выбранных из группы, содержащей хром (Сг), ниобий (N6), ванадий (V), цирконий (Ζγ), кремний (81), бор (В), молибден (Мо), тантал (Та) и углерод (С), и продукты упомянутого способа могут включать титан-алюминиевые соединения, которые включают один или более из указанных элементов. Источник элемента(ов) может быть галогенидом металла, субгалогенидом, чистым элементом или другим соединением, которое включает указанный элемент. Продукты могут также включать одно или более интерметаллическое соединение, титан-(выбранный элемент)сплав и промежуточные соединения. Источник может также включать источник других предшественников, содержащих добавку требуемого сплава в зависимости от требуемого конечного продукта.
В одной форме данного способа источник может включать субхлорид ванадия, такой как трихлорид
- 2 010932 ванадия и/или дихлорид ванадия, и продукт упомянутого способа представляет собой сплав или интерметаллический комплекс, включающий титан, алюминий и ванадий. Указанный способ может включать стадии добавления источника в соответствующих пропорциях и осуществления способа для получения Т1-6Л1-4У.
В дополнительной форме данного способа источник может включать субхлорид циркония, и продукт данного способа представляет собой сплав или интерметаллический комплекс, включающий титан, алюминий, цирконий и ванадий.
В одной форме данного способа источник может включать галогенид ниобия и галогенид хрома, и продукт упомянутого способа представляет собой сплав или интерметаллический комплекс, включающий титан, алюминий, ниобий и хром. Указанный способ может также включать стадию добавления источника в соответствующих пропорциях и осуществления данного способа для получения Τί-48Α1-2Ν62Сг.
В одном варианте осуществления данного способа алюминий может быть добавлен в виде порошка с приблизительным верхним размером зерен менее чем примерно 50 мкм. В альтернативной форме данного способа алюминий может быть в виде порошка с приблизительным верхним размером зерен более чем примерно 50 мкм, и данный способ включает стадию измельчения алюминиевого порошка и субхлорида титана для снижения размера зерен алюминиевого порошка, по меньшей мере, в одном измерении. В еще одной альтернативной форме данного способа алюминий может быть в виде пластинок с толщиной в одном измерении менее чем примерно 50 мкм. Использование тонкодисперсного алюминиевого порошка является предпочтительным, хотя относительно более грубый алюминиевый порошок или пластинки являются более дешевым сырьем.
В одном варианте осуществления данный способ проводят в атмосфере инертного газа или в вакууме.
В любом из описанных вариантов осуществления способ может также включать предварительную стадию образования субхлорида титана в качестве предшествующего материала. Было обнаружено, что использование предшествующего материала, который включает субхлорид титана (предпочтительно, трихлорид титана), дает ряд преимуществ. Нет проблем с различными неконтролируемыми фазами, которые возникают, исходя из тетрахлорида титана в качестве предшественника. Композиция конечного продукта относительно контролируема и зависит от соотношений исходных материалов. Правильные соотношения исходных материалов включают в предшествующие материалы для получения соответствующих пропорций компонентов в продукте.
Считается, что новый способ делает возможным более дешевый и более контролируемый способ получения титан-алюминиевых соединений. Нет необходимости превращать исходные титановые минералы в металлический титан, как в некоторых обсуждавшихся ранее способах предшествующего уровня техники. В одном варианте осуществления настоящего способа оксид титана может быть хлорирован с использованием обычной технологии с образованием тетрахлорида титана. Он может быть затем восстановлен с использованием алюминия или водорода с образованием субхлоридов титана (главным образом, трихлорида титана), которые затем могут быть использованы в качестве предшествующего материала для образования титан-алюминиевых соединений.
Используя данный способ, можно получать Т1-6А1-4У, который представляет собой один из основных применяемых титановых сплавов. Можно также получать Т1-48А1-2№-2Ст. Можно также получать другие сплавы, такие как Τί-Α1-Νό-ί.' и сплавы на основе Τί3Α1.
Способ согласно описанным вариантам осуществления настоящего изобретения имеет то преимущество, что порошок сплава получают непосредственно, без дополнительной физической обработки.
Согласно второму аспекту в настоящем изобретении предлагается способ получения порошка титан-алюминиевых интерметаллических соединений, включающих по меньшей мере один из Τί3Α1, Т1А1 и ΤίΑ13, и сплавы на основе титан-алюминиевых интерметаллидов, как определено в первом аспекте, и в котором исходные материалы для способа включают алюминиевый порошок и хлорид титана.
Согласно третьему аспекту в настоящем изобретении предлагается способ получения титаналюминиевых соединений, включающий первую стадию:
нагревание количества хлорида титана (Т1С14) в плазме смеси инертного газа и водорода с образованием субхлорида(ов) титана;
и затем вторую стадию:
смешивание алюминия с упомянутым субхлоридом(ами) титана и нагревание полученной смеси с получением титан-алюминиевых соединений и Л1С13.
В одном варианте осуществления способ третьего аспекта может быть другим, как определено в первом аспекте.
Согласно четвертому аспекту в настоящем изобретении предлагается ступенчатый способ получения титан-алюминиевых соединений, включающий первую стадию:
восстановление количества хлорида титана (Т1С14) водородом в атмосфере инертного газа или в вакууме при температуре инициирования реакций образования продуктов субхлорида(ов) титана и хлорида алюминия (Α1Ο3);
- 3 010932 и затем вторую стадию:
смешивание упомянутых продуктов с алюминием и нагревание смеси в зоне реакции до температуры выше 300°С с образованием А1С13 в газовой фазе и получением конечного продукта в зоне реакции титан-алюминиевых соединений.
В одном варианте осуществления способ четвертого аспекта может быть другим, как определено в первом объекте.
Согласно пятому аспекту в настоящем изобретении предлагается ступенчатый способ получения титан-алюминиевых соединений, включающий первую стадию:
нагревание смеси Т1С14 и алюминия с образованием продуктов Т1С13 и А1С13 при температуре меньше, чем 300°С;
и затем вторую стадию:
смешивание упомянутых продуктов с добавлением, если требуется, большего количества алюминия и нагревание смеси до температуры зоны реакции выше 300°С, вызывая испарение А1С13 из зоны реакции и получая титан-алюминиевые соединения.
В одном варианте осуществления способ пятого аспекта может быть другим, как определено в первом аспекте.
Согласно шестому аспекту в настоящем изобретении предлагается ступенчатый способ получения металл-алюминиевого соединения, включающий первую стадию:
добавление восстанавливающего агента для восстановления количества галогенида металла с образованием субгалогенида(ов) металла;
и вторую стадию:
смешивание упомянутого субгалогенида(ов) с алюминием и нагревание смеси в зоне реакции до температуры выше 300°С с образованием галогенидов алюминия в газовой фазе и получением конечного продукта в зоне реакции, содержащего металлическое соединение с некоторым процентным содержанием алюминия.
В одном варианте осуществления указанного способа восстанавливающий агент может быть выбран из группы, содержащей цинк, магний, натрий, алюминий или другие подобные металлы. В одном варианте осуществления галогенид металла может быть субгалогенидом титана, таким как трихлорид титана, и продукт реакции может включать соединения титана.
В одном варианте осуществления способ шестого аспекта может быть другим, как определено в первом аспекте.
В любом из описанных вариантов осуществления способ может также включать дополнительную стадию добавления реагента к продукту способа для получения дополнительного продукта.
Согласно седьмому аспекту в настоящем изобретении предлагается способ получения ванадия и/или соединений ванадия, включающий стадии смешивания алюминия с предшествующим материалом, включая субгалогенид ванадия, и нагревания смеси с образованием галогенидов алюминия и ванадия и/или соединений ванадия.
В одном варианте осуществления соединения ванадия могут включать ванадий-алюминиевые сплавы и/или ванадий-алюминиевые интерметаллические комплексы.
Согласно восьмому аспекту в настоящем изобретении предлагается способ получения циркония и/или соединений циркония, включающий стадии смешивания алюминия с предшествующим материалом, включая субгалогенид циркония, и нагревания смеси с образованием галогенидов алюминия и циркония и/или соединений циркония.
В одном варианте осуществления соединения циркония могут включать цирконий-алюминиевые сплавы и/или цирконий-алюминиевые интерметаллические комплексы.
Согласно девятому аспекту в настоящем изобретении предлагается устройство для получения металлического соединения, включающее:
реакционный сосуд, предназначенный для смешивания алюминия с галогенидом или субгалогенидом металла;
сосуд, также предназначенный для нагревания полученной смеси до температуры, достаточной для реакции галогенида или субгалогенида металла с алюминием с образованием металлического соединения и галогенида алюминия;
одну зону конденсации, предназначенную для работы при такой температуре, что любой галогенид или субгалогенид металла, выходящий из реакционной смеси, конденсируется в указанной зоне конденсации; и другую зону конденсации, предназначенную для работы при такой температуре, что галогенид алюминия конденсируется в указанной другой зоне конденсации.
В одном варианте осуществления устройство также может включать третью зону конденсации, предназначенную для конденсации галогенида металла, который получается диспропорционированием из выходящей реакционной смеси. В дополнительном варианте осуществления одна зона конденсации может быть приспособлена для возврата сконденсированного галогенида или субгалогенида металла в зону реакции.
- 4 010932
В одном варианте осуществления зона реакции функционирует при температуре Т1 и первая зона конденсации при температуре Т2, которая ниже, чем температура Т1. В одной форме вторая зона конденсации функционирует при температуре Т3, которая находится между Т1 и Т2.
В одном примере предшествующий материал может быть материалом, содержащим титан в виде компонента, такого как трихлорид титана и/или дихлорид титана. Когда предшествующий материал включает трихлорид титана, и когда устройство включает первую зону конденсации, которая функционирует при температуре Т2 (Т2 предпочтительно находится ниже 200°С), при которой конденсируется газообразный трихлорид алюминия, выходящий из зоны реакции.
Когда устройство включает вторую зону конденсации, Т3 находится ниже 500°С, и трихлорид титана, который выходит из зоны реакции, реконденсируется во второй зоне конденсации. В одном варианте осуществления вторая зона конденсации расположена между зоной реакции и первой зоной конденсации.
Обычно устройство включает нагревающее приспособление для нагревания предшествующего материала. В некоторых вариантах осуществления обеспечиваются отверстия для ввода дополнительных газов. Также могут быть обеспечены отверстия для вакуумирования сосуда до низкого давления. В дополнительных вариантах осуществления реакционный сосуд может быть набором отдельных сосудов, причем каждый сосуд обеспечивает отдельную зону реакции или конденсации.
Устройство данного аспекта изобретения, предпочтительно, подходит для осуществления данного способа с любыми предшествующими и последующими аспектами описанного здесь изобретения.
Согласно десятому аспекту в настоящем изобретении предлагается устройство для получения, по меньшей мере, одного соединения титана, соединения другого металла или продукта, когда устройство используют со способом, как определено в любом из аспектов от первого до восьмого.
Согласно одиннадцатому аспекту в настоящем изобретении предлагается, по меньшей мере, одно соединение титана, соединение металла или продукт, получаемые с помощью либо устройства, либо способа, как определено в любом из аспектов от первого до девятого.
Краткое описание чертежей
Признаки и преимущества настоящего изобретения станут очевидны из последующего описания его вариантов осуществления в виде примеров со ссылкой на сопровождающие чертежи, в которых фиг. 1 показывает энергию Гиббса образования А1С13(д), Т1С13 и Т1С13 + Τί-ΆΙ;
фиг. 2 показывает суммарную свободную энергию Гиббса для реакций, приводящих к образованию соединений на основе металлического Τι;
фиг. 3 иллюстрирует равновесную композицию Т1С14 - водородная плазма при температурах от 300 до 5000К;
фиг. 4 представляет собой схематическую диаграмму устройства для реализации способа согласно варианту осуществления настоящего изобретения;
фиг. 5 представляет собой схематическую диаграмму дополнительного варианта осуществления устройства для реализации способа согласно варианту осуществления настоящего изобретения;
фиг. 6 представляет собой схематическую диаграмму, иллюстрирующую способ получения соединений на основе титана согласно варианту осуществления настоящего изобретения;
фиг. 7 иллюстрирует свободную энергию Гиббса для полуреакций, приводящих к образованию тетрахлорида титана;
фиг. 8 представляет собой схематическую диаграмму, иллюстрирующую способ получения соединений на основе титана согласно дополнительному варианту осуществления изобретения;
фиг. 9 представляет собой спектр ХКА Т1-6А1-4У порошка, полученного посредством варианта осуществления настоящего изобретения; и фиг. 10 представляет собой спектр ХКИ гамма-Т1А1 соединения, полученного посредством варианта осуществления настоящего изобретения.
Описание предпочтительных вариантов осуществления
Последующее описание представляет собой предпочтительные варианты осуществления способов получения металлических соединений, включая тонкодисперсные порошки и слитки с конкретными композициями. Способы пригодны для получения таких типов металлов, как титан, ванадий и цирконий вместе со сплавами и интерметаллическими соединениями указанных металлов с регулируемым количеством алюминия.
Например, Т1-А1, Т13А1, Т1А13, Т1-А1-Сг и Т1-У-А1 могут быть точно изготовлены при варьировании содержания алюминия. Относительные количества хлоридов титана и алюминия определяются требуемой композицией конечного продукта. В одном варианте осуществления способ включает стадии получения твердых галогенидов металлов, смешивания галогенидов с металлическим алюминием и нагревания смеси до температуры Т1 для инициирования реакций, ведущих к образованию хлорида алюминия при температуре (Т1) выше температуры кипения хлоридов алюминия и конденсации хлоридов алюминия из зоны реакции при температуре Т2, где Т2 меньше, чем Т1. Унос (перенос) хлорида алюминия из зоны реакции сдвигает равновесие реакции в прямом направлении, т. е. к образованию хлорида алюминия и металла (и других продуктов в зависимости от условий реакции и компонентов).
- 5 010932
В случае соединений титана субхлориды титана (предпочтительно, трихлорид титана Т1С13) могут быть получены из предшествующего материала Т1С14. Т1С13 смешивают с алюминием и затем нагревают до температуры выше 300°С так, что А1С13 образуется в газовой фазе и А1С13 конденсируется из зоны реакции при температуре ниже 200°С, оставляя в зоне реакции порошок И, содержащий некоторый процент алюминия, как требуется для конечного продукта.
В одном варианте осуществления способ включает стадии нагревания Т1С14 в плазме аргонводородной смеси с получением Т1С13 и затем смешивания полученного порошка Т1С13 с алюминием, и затем нагревания смеси для инициирования реакции. Используемый реакционный сосуд устроен так, чтобы иметь возможность непрерывно удалять хлорид алюминия и конденсировать смесь хлорида титана и алюминия в области вне зоны реакции. Т1С13 и алюминий в виде порошка или комков (но предпочтительно, в виде порошка) смешивают вместе в инертном газе или в вакууме. Смесь затем нагревают до температуры нескольких сотен градусов для инициирования реакции между двумя соединениями, приводящей к образованию А1С13(д). А1С13 затем конденсируется в другом месте в сосуде при температуре ниже 200°С.
В дополнительном варианте осуществления способ включает стадии нагревания заданных количеств Т1С14 и алюминия с образованием Т1С13 и А1С13, нагревания полученной смеси до температуры выше 300°С и испарения А1С13 из зоны реакции. А1С13 удалялся из реакции и конденсировался вне зоны реакции при температуре ниже 200°С. Дополнительный алюминиевый материал затем добавляли к продукту в количестве, зависящем от требуемой композиции, и затем смесь нагревали в тех же физических условиях до температуры выше 300°С для инициирования химических реакций, приводящих к образованию А1С13(д), обеспечивая конденсацию А1С13(д) в другом месте в реакторе при температуре ниже 200°С.
Суммарные реакции между субхлоридами титана Т1С13 и А1 происходят следующим образом:
Т1С13 + А1 « Т1(3) + А1С13(д) + Т1ХА1У (1) где А1 присутствует в твердой или жидкой фазе.
Присутствие Т1 и А1 может приводить к образованию Т1-А1 интерметаллических соединений, таких как Т1А13(8), Т1А1(8) и И3А1(3). Затем Т1С13 может взаимодействовать с алюминием в соответствии со следующими упрощенными реакциями:
Т1С13 {д) + Т1А13(3) ** 2 Т1хА1у + А1С13(д) (2)
Т1С1Э(д) + Т1А1 (8) θ 2 Т1хА1у + А1С1з(д) (3)
Т1С13(д) Τϊ3Α1(3) ** 2 Т1хА1у +· А1С1з(ср (4)
Реакции 1-4 ведут в прямом направлении путем непрерывного удаления А1С13 из зоны реакции. В результате равновесие сдвигается вправо, и реакция протекает полностью. Было обнаружено, что реакция протекает медленно при температуре немного выше 200°С в атмосфере аргона при 1 атмосфере. Реакция становится очень быстрой при температурах выше 500°С, так как свободная энергия Гиббса суммарной реакции становится отрицательной, как показано на фиг. 1 и 2. Фиг. 1 показывает энергию Гиббса для А1С13, Т1С13 и Т1С13+Т1-А1. Фиг. 2 показывает суммарную энергию Гиббса для реакций 1-4, приводящих к образованию твердого титана.
Вследствие сильного сродства между титаном и алюминием присутствие А1 и И может приводить к образованию сплавов на основе титана-алюминия и/или интерметаллических соединений Т1ХА1У. Для указанных соединений энергия образования Гиббса АС обычно меньше 32 кДж/моль для концентраций алюминия вплоть до 80% в сплавах (В.С.Вебу с1 а1. 1. А11оу§ апб Сошроипбк, νο1. 321 (2001) 223).
Фиг. 2 показывает изменение суммарной энергии Гиббса от температуры для реакций, приводящих к образованию А1С13(д) и ТЦ), исходя из Т1С13 и А1. На фиг. 2 также показана суммарная энергия Гиббса для реакции, приводящей к образованию ТЦ) и А1С13(д), исходя из Т1С13 и Т1-А1 соединений. Суммарную свободную энергию Гиббса для Т1-А1 брали равной -32 кДж/моль.
Обычно считается, что химические реакции протекают быстро для отрицательных значений суммарной энергии Гиббса реакции. На фиг. 2 видно, что АС отрицательно при температурах выше 800К (525°С) для реакции 1. Это отлично согласуется с экспериментальными наблюдениями, которые показывают быструю реакцию между Т1С13 и А1 при температуре 500°С в атмосфере аргона при давлении 1 атмосфера. Было обнаружено, что когда температуру смеси Т1С13-А1 увеличивали выше 300°С, облако белого дыма двигалось из зоны реакции в холодную область сосуда, где оно конденсировалось с образованием твердого А1С13. При температурах выше 500°С реакция становилась почти спонтанной, что согласуется с результатами, показанными на фиг. 2. Для реакций, касающихся соединений Т1-А1, было обнаружено, что в аргоне при давлении 1 атмосфера реакции, приводящие к образованию ТЦ) и Т1ХА1У (реакции 2, 3 и 4), по-видимому, протекают быстро при температурах выше 850°С.
Хлориды титана могут выходить из зоны реакции или диспропорционировать во время нагревания. Газообразный Т1С13, который может испаряться во время нагревания, реагирует быстрее с А1 и дополнительно увеличивает образование соединений Т1. В случае смеси ИС13 и А1 порошка с соотношением [А1]/ [Т1С13] >1 было обнаружено, что только небольшие количества, менее нескольких процентов Т1С13, вы
- 6 010932 ходят из зоны реакции и реконденсируются в области сосуда при температуре около 500К и вводятся обратно в зону реакции или альтернативно собираются для повторного использования. Любой Т1С12, который получается в результате диспропорционирования, реагирует с соединениями А1 быстрее, чем Т1С13, и усиливает реакции, приводящие к образованию соединений Т1. Не было обнаружено свидетельства больших потерь из-за уноса Т1С14. Были проведены экспериментальные наблюдения, которые подтверждают, что для получения титана с высоким содержанием алюминия реакции диспропорционирования имеют небольшое или незначительное влияние на эффективность способа, так как большая часть Т1 была учтена, в исходных материалах. Для получения титана с низким содержанием алюминия исходное количество используемого алюминия меньше, чем стехиометрическое количество, необходимое для удаления всего хлора из Т1С13 материалов. Избыток хлорида титана, остающийся после истощения доступного алюминия, испаряется из продукта и конденсируется в другом месте для повторного использования.
Получение Т1С13 может быть осуществлено из Т1С14 с использованием водородной плазмы или посредством восстановления алюминием. Получение Т1С13 в водородной плазме, известное как способ Ние1, используется в промышленности в течение нескольких десятилетий. Фиг. 3 показывает композицию Т1С14-водородная плазма при температурах от 300 до 5000К. Видно, что Т1С14 может быть превращен в твердый Т1С13 реакцией с водородом в плазме. Видно также, что степень превращения составляет почти 100%. Затраты энергии для синтеза твердого Т1С13 очень низкие, так как полная реакция ведет к Т1С13:
Т1С14{д) + (1/2) Н2 « Т1С1з{3) + НС1 с ΔΗ=50 кДж/моль.
При восстановлении Т1С14 алюминием способ обычно проводят в закрытом сосуде, содержащем соответствующие количества Т1С14 и А1 при температуре выше 200°С, что приводит к образованию смеси Т1С13 и А1С13. Чистый Т1С13 получают из смеси дистилляцией при температуре выше 200°С и давая возможность конденсироваться А1С13 в другом месте.
Для описанного здесь способа получение титан-алюминиевых соединений осуществляют путем смешивания субхлоридов титана, предпочтительно Т1С13, с алюминием в виде порошка, помещения материалов в сосуд под вакуумом или в инертной атмосфере и нагревания смеси. При работе в потоке инертного газа или под вакуумом А1С13, образующийся в результате реакций, описанных выше, попадает в другую часть сосуда при температуре ниже 200°С. Это способствует прямой реакции образования галогенида алюминия. Нагревание продолжают до завершения реакции или до наступления полного истощения доступных субхлоридов титана и/или алюминия.
На фиг. 4 представлена простая система для получения Т1-А1 соединений с различным содержанием А1 и композициями. Для данной конфигурации смесь Т1С13 и А1 (1) помещают в сосуд (2) и нагревают до температуры выше, чем 300°С (обычно поднимают до температуры порядка 1000°С в зависимости от композиции смеси). Взаимодействие Т1С13 с А1 в сосуде (2) приводит к образованию газообразного А1 С13. Поток аргона (10), который вводят в сосуд (2), несет газообразный А1С13 совместно с хлоридами титана, что может удалять их из зоны реакции и переносить их через второй сосуд (3), который держат при температуре от 300 до 500°С, так что Т1С13 реконденсируется, в то время как А1С13 остается в газовой фазе. Альтернативно, Т1С13 может быть реконденсирован на верхних стенках сосуда (2), если его держать при соответствующей температуре. Оставшийся А1С13 совместно с Т1С14, который может образоваться в зоне реакции в результате диспропорционирования, переносится через сосуд (4) при температуре выше, чем 13б°С и ниже, чем 200°С, так что А1С13 реконденсируется, и оставшийся Т1С14 переносится в сосуд (5), который держат при комнатной температуре. Оставшийся аргон удаляют из системы или возвращают в цикл.
Обычно, газовая атмосфера в сосуде представляет собой инертный газ, такой как аргон, гелий, неон, ксенон. Реакционноспособные газы, такие как метан или кислород, нежелательны, так как они могут химически взаимодействовать со смесью, приводя к другим продуктам. Отмечено, что реакцию можно проводить в отсутствии газовой атмосферы (например, в вакууме).
Т1С13 и алюминиевый порошок, относительная масса которого по сравнению с массой Т1С13 зависит от композиции требуемого продукта, вводят в сосуд, как описано выше, и затем нагревают, пока реакция не закончится.
Для данных способов, описанных выше, продукт обычно находится в виде тонкодисперсного порошка. Порошок может быть удален из сосуда при завершении химической реакции в зоне реакции для дополнительной обработки. Альтернативно, порошок может быть дополнительно обработан ίη 8Йи для получения других материалов. Альтернативно, порошок может быть нагрет ίη 8Йи для получения более крупных частичек порошка. В дополнительном варианте осуществления порошок может быть уплотнен и/или нагрет ίη 8Йи и затем расплавлен для получения слитка.
Очень выгодно получать титан-алюминиевые соединения в виде порошка. Как обсуждалось в вводной части, этого нельзя непосредственно сделать, используя предшествующий уровень техники. Вид порошка наиболее универсален в производстве продукции из сплавов на основе титана-алюминия, например, имеющих определенную форму лопастей винта, что может быть использовано в аэрокосмической промышленности.
Алюминий для смешивания с субхлоридом титана в данных способах находится в одном варианте
- 7 010932 осуществления в виде тонкодисперсного порошка, обычно имеющего максимальный размер гранул приблизительно меньше, чем 50 мкм в диаметре. Тонкодисперсный алюминиевый порошок имеет, обычно, меньше, чем 50 мкм в диаметре. Проблема в использовании тонкодисперсного алюминиевого порошка состоит в том, что он довольно дорог для производства, и поэтому возрастает стоимость способа, хотя изобретатель полагает, что стоимость все же будет гораздо меньше, чем в способах предшествующего уровня.
В альтернативном варианте осуществления, используют грубый алюминиевый порошок, имеющий приблизительный максимальный размер гранул, больший чем 50 мкм в диаметре. Грубый алюминиевый порошок добавляют к субхлориду титана и смесь механически измельчают, чтобы уменьшить размеры алюминиевого порошка по меньшей мере в одном измерении. Это может привести к получению «хлопьев» алюминия, которые имеют размер, по меньшей мере, в одном измерении, меньший чем 50 мкм, и что достаточно, чтобы способствовать удовлетворительному взаимодействию субхлоридов титана с алюминием. Хлопья обеспечивают более высокую площадь поверхности для реакции, а небольшая толщина хлопьев приводит к более однородной композиции продукта.
В дополнительном альтернативном варианте осуществления алюминиевое сырье может быть получено в виде хлопьев (т.е. уже предварительно измельченное) и смешано с субхлоридами титана перед началом реакции.
В дополнительном варианте осуществления устройство, которое может быть использовано для получения титан-алюминиевых соединений по настоящему изобретению, представлено на фиг. 5. Устройство в данном случае представляет собой простой сосуд (60), имеющий относительно длинные (высокие) боковые стенки (20). Верхняя часть (40) боковых стенок (20) образует первую зону конденсации при температуре Т2 для конденсации А1С13. Средняя часть (50) боковых стенок (20) образует вторую зону конденсации при температуре Т3, позволяющую конденсацию Т1С13. Титан-алюминиевые соединения (11) образуются у дна сосуда (60).
Параметры, влияющие на реакцию в зоне реакции, включают давление в реакционном сосуде, температуру в зоне реакции и размер гранул порошка А1. Было обнаружено, что при работе при низком давлении требуется более низкая температура для того, чтобы проводить реакцию, так как А1С13 удаляется быстрее из зоны реакции и частицы Т1С13 становятся более летучими и более активными, инициируя, таким образом, реакцию с алюминием. Однако это также приводит к уменьшению выхода, выходу части летучего хлорида титана и, возможно, к получению двухфазного продукта в результате диспропорционирования.
Также было обнаружено, что взаимодействие Т1С13 с А1 сильно зависит от размеров гранул порошка алюминия. Взаимодействие протекает намного быстрее в случае меньших гранул, и также больше выход. Очень тонкодисперсный алюминиевый порошок приводит к образованию продукта Т1-А1 соединений с очень тонкодисперсными гранулами, имеющими нерегулярную форму. Также было обнаружено, что с более дешевыми, менее тонкодисперсными порошками выход продукции титан-алюминиевых соединений был все же удовлетворительно высоким и полученный в результате размер гранул сравним с достигнутым при использовании тонкодисперсных алюминиевых порошков.
Как обсуждалось выше, могут также быть использованы относительно грубые титановые порошки и смесь может быть измельчена для получения хлопьев, или исходный алюминиевый материал может быть обеспечен в виде хлопьев.
Как обсуждалось выше, Т1С14 может быть использован для получения субхлоридов титана, которые используются в качестве предшественника для получения титан-алюминиевых соединений.
Таким образом, тетрахлорид титана может быть использован как сырье. Получение Т1С14 из титановой руды (оксид титана) является хорошо известным способом, обычно как предшествующая стадия при получении металлического Т1 по способу, такому как процесс Кролля и Хантера. В способах по настоящему изобретению также можно использовать Т1С14 в качестве сырья. Однако вместо получения металла непосредственно из Т1С14, Т1С14 восстанавливают, чтобы получить предшественник Т1С13. Как кратко описано выше, данный вариант осуществления использует два способа для получения Т1С13.
Восстановление Т1С14 с использованием алюминия: Т1С14 и металлический алюминий (грубый или тонкодисперсный порошок) в соответствующих количествах вводят в закрытый сосуд в атмосфере инертного газа (такого как аргон). Сосуд затем нагревают до температуры выше, чем 200°С для образования смеси Т1С13 и А1С13. Порошок Т1С13 потом извлекают из смеси дистилляцией, как описано ранее. Порошок Т1С13 затем смешивают с дополнительным количеством алюминия, если необходимо, и обрабатывают, используя устройство, описанное выше в отношении фиг. 4.
Восстановление Т1С14 с использованием водорода: Т1С14 может быть подан в плазменнообрабатывающее устройство, работающее с аргоном и водородом, для получения Т1С13. Продукты, выходящие из плазменно-обрабатывающей системы, могут проходить через фильтр для отделения Т1С13 от газового потока, и полученный порошок Т1С13 может затем быть доставлен в камеру обработки, где его смешивают с соответствующим количеством алюминия, зависящим от требуемой композиции конечного продукта. Смесь затем обрабатывают, используя устройство, описанное раньше в связи с фиг. 4 или фиг. 5. При завершении реакции материалы могут быть удалены из реакционного сосуда для использо
- 8 010932 вания в производстве. Альтернативно, порошок может быть затвердевшим ίη δίΐιι и затем может быть расплавлен для получения слитков. Газы из плазменной системы могут быть повторно использованы после отделения и чистки.
В вышеописанные способы возможно включение других предшествующих материалов в добавление к алюминию и субхлоридам титана для получения продуктов желаемой композиции. Например, предшествующие материалы могут включать субхлориды ванадия, такие как трихлорид ванадия и/или дихлорид ванадия, а продукты могут включать титан-алюминий-ванадиевые соединения.
Предшествующий материал может включать галогениды хрома, а продукты могут включать титаналюминий-хромовые соединения. Галогенид ниобия может быть добавлен как исходный материал для получения титан-алюминий-ниобий-хромовых соединений.
Предшествующие материалы могут также включать один или более галогенид элементов, таких как хром, ниобий, ванадий, цирконий, кремний, бор, молибден и углерод.
Фиг. 6 представляет собой схематическую диаграмму способа получения порошка титаналюминиевых соединений из тетрахлорида титана в качестве исходного материала в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения. Способ раскрывает, как трихлорид алюминия может быть возвращен в цикл для получения исходного сырья.
Τίί.Ί.·ι восстанавливают водородом, как обсуждено выше, с получением Т1С13 (стадия 1). Т1С13 затем смешивают с алюминиевым порошком и любыми другими предшественниками, которые требуется добавить (стадия 2), и потом смесь обрабатывают при температуре до 1000°С (температура будет зависеть от смеси предшественника и требуемых продуктов). Любой непрореагировавший трихлорид титана поступает назад в реакционную смесь (стадия ι), и любой непрореагировавший тетрахлорид титана подается назад на обработку (стадия 5) для получения трихлорида титана (стадия 1). После обработки на стадии 3 получают также порошок сплава продуктов (стадия 6).
Трихлорид алюминия, полученный как побочный продукт (стадия 7), может быть использован для других целей. Например, такие побочные продукты могут быть подвергнуты электролизу для получения алюминия и хлора (алюминий может быть возвращен назад на стадию 2). Преимущественно, согласно варианту осуществления по настоящему изобретению трихлорид алюминия может быть возвращен в цикл для получения тетрахлорида титана взаимодействием А1С13 с титановой рудой (рутил или оксид титана, стадия 8; для получения тетрахлорида титана, стадия 9; и оксида алюминия, стадия 10). Оксид алюминия, полученный по данному способу, может быть продан или подвергнут электролизу для получения алюминиевого сырья, которое может быть добавлено к материалу предшественника в данном способе.
Фиг. 7 показывает свободную энергию Гиббса для половины реакции, приводящей к оксиду алюминия и тетрахлориду титана. Суммарная свободная энергия Гиббса для реакции, приводящей к образованию тетрахлорида титана, является отрицательной при всех температурах выше, чем 300К, при предположении, что реакция является экзотермической.
Фиг. 8 представляет собой схематическую диаграмму дополнительного способа получения порошка титан-алюминиевых соединений, который включает стадию восстановления тетрахлорида титана алюминием для того, чтобы получить требуемый материал предшественника трихлорида титана. Все другие стадии способа получения на фиг. 8 являются теми же самыми, как в способе, показанном на фиг. 6, за исключением стадии 1А, которая представляет собой восстановление тетрахлорида титана алюминием. Отметим, что на стадии 1А также можно получить некоторое количество трихлорида алюминия как побочного продукта, который может быть возвращен в цикл на стадию 7.
Следующее представляет собой примеры получения титан-алюминиевых соединений согласно варианту осуществления настоящего изобретения.
Пример 1. Т1-6А1-4У.
Т1С13 получают восстановлением Т1С14 порошком А1. Исходные материалы представляли собой 10 г Т1С13 и 1 г порошка А1 (размер гранулы <15 мкм) + 300 мг УС13. Материалы очень тщательно смешивали вместе, затем помещали в Та тигель и нагревали в кварцевой трубке в потоке аргона (100 см3/мин). Температуру поднимали до 1000°С в течение 30 мин и выдерживали в течение одного часа. Материал, оставшийся в тигле, представляет собой 1,65 г металлического порошка. Порошок промывали дистиллированной водой для удаления оставшегося хлора (на уровне м.д.) и сушили в атмосфере аргона. Рентгеноструктурный (ХВЭ) анализ порошка (фиг. 9) показывает пики, которые могут быть индексированы на композиции Т1-6А1-4У. ΕΌΧ анализ порошка показывает массовую % композицию Т1: 90,1%, А1: 5,8%, У: 4,1%. Было отмечено, что уровни хлора и кислорода или не существовали или были ниже предела детектирования прибора.
Пример 2. Гамма-алюминиды титана.
г Т1С13 смешивали с 3,5 г порошка А1 (размер гранулы <15 мкм). Смесь помещали в Та тигель и нагревали в кварцевой трубке в потоке аргона (100 см3/мин). Температуру поднимали до 1000°С в течение 30 мин и выдерживали в течение 1 ч. Тигель оставляли для охлаждения и открывали. Материалы, оставшиеся в тигле, состояли из 4,72 г серого металлического порошка. Порошок промывали дистиллированной водой и сушили в атмосфере аргона. ХВО анализ (фиг. 10) согласуется с композицией гамма
- 9 010932
ΤίΛΙ. ΕΌΧ анализ порошка предполагает композицию из 49,4% (атомных) Τι и 50,6% (атомных) А1.
Пример 3.Τί-48Α1-20τ-Νά.
г Т1С13, 3,52 г порошка алюминия, 0,34 г СгС12 и 0,78 г №С15 тщательно перемешивали и затем помещали в Та тигель и нагревали в кварцевой трубке в потоке аргона (100 см3/мин). Температуру поднимали до 1000°С в течение 30 мин и выдерживали в течение 1 ч. В тигле осталось 4,4 г металлического порошка. ΕΌΧ анализ порошка предполагает композицию Т1-47А1-2,3Ст-2,3№ (атомные проценты).
Способы, описанные здесь, могут также быть использованы для получения металлов и металлических сплавов смешиванием галогенида металла или смеси галогенидов металлов (хлориды, бромиды, иодиды и фториды) и проведением способа, как описано выше для Т1С14. Например, цирконий и циркониевые сплавы могут быть получены с использованием тех же самых методик, описанных выше для Τι и Τί-сплавов соответственно. Для продуктов, основанных на цирконии, исходный материал представляет собой хлорид циркония. Другие примеры металлов, которые могут быть получены с использованием настоящего способа, включают ванадий и его сплавы и интерметаллические соединения. Металлический титан может быть получен по описанному выше способу с последующим экстенсивным возвращением в цикл хлоридов титана. Интерметаллические соединения титана, которые могут быть получены, включают Τί3Α1, Τ1Α1 и ΤίΑ13. В еще одном дополнительном варианте осуществления восстановители, иные чем алюминий, которые могут быть использованы с субгалогенидами металлов для получения металлического соединения, включают цинк, магний, натрий, алюминий или другие аналогичные металлы.
Настоящий способ может быть использован для получения порошков с контролируемым размером частиц различных композиций, включающих соединения чистых металлов, оксиды, нитриды элементов, таких как ванадий и цирконий, как описано выше для титана.
Модификации и изменения, как это ясно для специалистов, находятся в рамках настоящего изобретения.

Claims (36)

  1. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
    1. Способ получения титан-алюминиевых соединений, включающий первую стадию: восстановление хлорида титана (Τίί'14) алюминием при температуре для инициирования реакций для образования продуктов субхлорида(ов) титана и хлорида алюминия (А1С13);
    и затем вторую стадию:
    нагревание смеси в зоне реакции до температуры выше 300°С для образования А1С13 в газовой фазе и получения конечного продукта в зоне реакции, представляющего собой титан-алюминиевые соединения.
  2. 2. Способ по п.1, в котором также обеспечивается удаление А1С13 из зоны реакции, что благоприятствует протеканию реакции на второй стадии.
  3. 3. Способ по п.2, в котором удаление А1С13 из зоны реакции происходит непрерывно.
  4. 4. Способ по любому из предыдущих пунктов, в котором первую стадию проводят при температуре выше точки кипения А1С13.
  5. 5. Способ по любому из предыдущих пунктов, в котором первую стадию проводят при температуре выше 200°С.
  6. 6. Способ по любому из предыдущих пунктов, в котором первую стадию проводят с избыточным количеством алюминия, присутствующим для восстановления всего хлорида титана (Τίί'14) для образования упомянутых продуктов субхлорида(ов) титана и хлорида алюминия (А1С13).
  7. 7. Способ по любому из предыдущих пунктов, в котором вторую стадию проводят при температуре в интервале от 300 до 1000°С.
  8. 8. Способ по любому из предыдущих пунктов, включающий дополнительную стадию возвращения в цикл по меньшей мере части образованного хлорида алюминия и использование хлорида алюминия для получения Τίί.Ί.·|.
  9. 9. Способ по п.8, в котором хлорид алюминия используют для восстановления оксида титана для получения Τίί'14.
  10. 10. Способ по п.9, в котором оксид алюминия получают восстановлением оксида титана, и оксид алюминия подвергают электролизу для получения алюминиевого сырья для использования в способе по любому из предыдущих пунктов.
  11. 11. Способ по любому из предыдущих пунктов, в котором хлорид алюминия конденсируется вне зоны реакции при температуре ниже, чем температура в зоне реакции.
  12. 12. Способ по любому из предыдущих пунктов, в котором субхлорид титана, который выходит из зоны реакции, конденсируется при температуре, отличной от температуры в зоне реакции.
  13. 13. Способ по п.12, включающий дополнительную стадию возврата сконденсированного субхлорида титана в зону реакции.
  14. 14. Способ по любому из предыдущих пунктов, также включающий стадию ввода во время первой и/или второй стадии источника одного или более элементов, выбранных из группы, содержащей хром, ниобий, ванадий, цирконий, кремний, бор, молибден, тантал и углерод, и продукты упомянутого способа
    - 10 010932 включают титан-алюминиевые соединения, которые включают один или более из указанных элементов.
  15. 15. Способ по п.14, в котором источником элемента(ов) может быть галогенид металла, субгалогенид, чистый элемент или другое соединение, которое включает элемент.
  16. 16. Способ по п.14 или 15, в котором продукты также включают одно или более интерметаллическое соединение, титан-(выбранный элемент)-сплав и промежуточные соединения.
  17. 17. Способ по любому из пп.14-16, в котором источник включает субхлорид ванадия, и продукт упомянутого способа представляет собой сплав или интерметаллический комплекс, включающий титан, алюминий и ванадий.
  18. 18. Способ по п.17, включающий стадии добавления источника в соответствующих пропорциях и осуществления способа для получения Т1-6Л1-4У.
  19. 19. Способ по п.14, в котором источник включает субхлорид циркония, и продукт способа представляет собой сплав или интерметаллический комплекс, включающий титан, алюминий, цирконий и ванадий.
  20. 20. Способ по любому из пп.14-16, в котором источник включает галогенид ниобия и галогенид хрома, и продукт упомянутого способа представляет собой сплав или интерметаллический комплекс, включающий титан, алюминий, ниобий и хром.
  21. 21. Способ по п.20, включающий стадию добавления источника в соответствующих пропорциях и осуществления способа для получения Τί-48Α1-2Ν6-2ίτ.
  22. 22. Способ по любому из предыдущих пунктов, в котором алюминий добавляют в виде порошка, имеющего приблизительный верхний размер гранул, меньший чем примерно 50 мкм.
  23. 23. Способ по любому из пп.1-21, в котором алюминий находится в виде порошка, имеющего приблизительный верхний размер гранул, больший чем примерно 50 мкм, и способ включает стадию измельчения порошка алюминия и субхлорида титана, чтобы уменьшить размер гранул порошка алюминия по меньшей мере в одном измерении.
  24. 24. Способ по любому из пп.1-21, в котором алюминий находится в виде хлопьев, имеющих толщину в одном измерении, меньшую чем примерно 50 мкм.
  25. 25. Способ по любому из предыдущих пунктов, который проводят в атмосфере инертного газа или в вакууме.
  26. 26. Способ по любому из пп.2-25, в котором исходные материалы включают порошок алюминия и хлорид титана, а конечный продукт представляет собой порошок титан-алюминиевых интерметаллических соединений, включающих по меньшей мере одно из Τί3Α1, Τ1Α1 и ΤίΑ13.
  27. 27. Способ получения титан-алюминиевых соединений, включающий первую стадию:
    нагревание хлорида титана (Т1С14) в плазме смеси инертного газа и водорода с получением субхлорида(ов) титана;
    и затем вторую стадию:
    смешивание алюминия с упомянутым субхлоридом(ми) титана и нагревание полученной смеси для получения титан-алюминиевых соединений и Α1ί.Ί3.
  28. 28. Способ получения титан-алюминиевых соединений, включающий первую стадию: восстановление хлорида титана (Т1С14) водородом в атмосфере инертного газа или в вакууме, и при температуре для инициирования реакций для образования субхлорида(ов) титана;
    и затем вторую стадию:
    смешивание упомянутых продуктов с алюминием, и нагревание смеси в зоне реакции до температуры выше 300°С для образования Α1ί.Ί3 в газовой фазе, и получения конечного продукта в зоне реакции, представляющего собой титан-алюминиевые соединения.
  29. 29. Способ получения титан-алюминиевых соединений, включающий первую стадию:
    нагревание смеси Т1С14 и алюминия для образования продуктов Т1С13 и Α1ί.Ί3 при температуре ниже чем 300°С;
    и затем вторую стадию:
    нагревание смеси до температуры зоны реакции выше 300°С, чтобы вызвать испарение Α1ί.Ί3 из зоны реакции и получить титан-алюминиевые соединения.
  30. 30. Способ получения металл-алюминиевого соединения, включающий первую стадию: добавление восстановителя для восстановления галогенида металла для образования субгалогени- да(ов) металла;
    и вторую стадию:
    смешивание упомянутого субгалогенида(ов) металла с алюминием, и нагревание смеси в зоне реакции до температуры выше чем 300°С для образования галогенидов алюминия в газовой фазе, и получения конечного продукта в зоне реакции, содержащего соединение металлов, включающего алюминий.
  31. 31. Способ по п.30, в котором восстановитель выбран из группы, содержащей цинк, магний, натрий, алюминий или другие подобные металлы.
  32. 32. Устройство для получения титан-алюминиевого соединения, включающее реакционный сосуд для смешивания алюминия с галогенидом или субгалогенидом титана;
    сосуд для нагревания полученной смеси до температуры, достаточной, чтобы галогениды или суб
    - 11 010932 галогениды титана взаимодействовали с алюминием с образованием титан-алюминиевого соединения и галогенида алюминия;
    один или более конденсаторов, образующих первую зону конденсации с температурой, достаточной, чтобы любой галогенид или субгалогенид титана, выделившийся из реакционной смеси, конденсировался в первой зоне конденсации; и вторую зону конденсации с температурой такой, что галогенид алюминия конденсируется во второй зоне конденсации.
  33. 33. Устройство по п.32, в котором один или более конденсаторов также характеризуют третью зону конденсации, предназначенную для конденсации галогенида титана, который образуется при диспропорционировании из выходящей реакционной смеси.
  34. 34. Устройство по п.32 или 33, в котором один или более конденсаторов расположены таким образом, что сконденсированный галогенид или субгалогенид титана возвращается из первой зоны конденсации в зону реакции.
  35. 35. Способ по любому из пп.2-25, в котором исходные материалы включают порошок алюминия и хлорид титана, а конечный продукт представляет собой сплав титан-алюминиевых интерметаллидов.
  36. 36. Способ по п.1 или 29, в котором вторая стадия включает смешивание продуктов, полученных на первой стадии, с дополнительным алюминием перед нагреванием смеси в зоне реакции до температуры выше 300°С.
EA200600178A 2003-07-04 2004-07-05 Способ и устройство для получения металлических соединений EA010932B1 (ru)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
AU2003903426A AU2003903426A0 (en) 2003-07-04 2003-07-04 Method of producing titanium
AU2003906420A AU2003906420A0 (en) 2003-11-21 Method of producing titanium-aluminium compounds
PCT/AU2004/000899 WO2005002766A1 (en) 2003-07-04 2004-07-05 A method and apparatus for the production of metal compounds

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EA200600178A1 EA200600178A1 (ru) 2006-06-30
EA010932B1 true EA010932B1 (ru) 2008-12-30

Family

ID=33565643

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EA200600178A EA010932B1 (ru) 2003-07-04 2004-07-05 Способ и устройство для получения металлических соединений

Country Status (9)

Country Link
US (1) US8562712B2 (ru)
EP (1) EP1641581B1 (ru)
JP (1) JP4847321B2 (ru)
KR (1) KR101148573B1 (ru)
CN (1) CN1812859B (ru)
CA (1) CA2526483C (ru)
EA (1) EA010932B1 (ru)
ES (1) ES2783991T3 (ru)
WO (1) WO2005002766A1 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2750608C2 (ru) * 2016-09-14 2021-06-29 ЮНИВЕРСАЛ АКЕМЕТАЛ ТИТАНИУМ, ЭлЭлСи Способ производства сплава титан-алюминий-ванадий

Families Citing this family (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101148573B1 (ko) 2003-07-04 2012-05-21 커먼웰쓰 사이언티픽 앤드 인더스트리얼 리서치 오가니제이션 금속 화합물의 제조를 위한 방법 및 장치
DE102005037772B3 (de) * 2005-08-10 2006-11-23 Forschungszentrum Karlsruhe Gmbh Verfahren zur Herstellung eines Wasserstoff-Speichermaterials
ES2394851T3 (es) 2006-03-27 2013-02-06 Commonwealth Scientific And Industrial Research Organisation Aparato y métodos para la producción de compuestos metálicos
SI2076271T1 (sl) 2006-10-02 2011-12-30 Friesland Brands Bv Inhibicija toksinov kolere z galatooligosaharidi (GOS)
DE102008000433A1 (de) * 2008-02-28 2009-09-03 Chemetall Gmbh Verfahren zur Herstellung von Legierungspulvern auf der Basis von Titan, Zirconium und Hafnium, legiert mit den Elementen Ni, Cu, Ta, W, Re, Os und Ir
CN102065992B (zh) * 2008-04-21 2014-07-30 联邦科学及工业研究组织 用于形成钛-铝基合金的方法和设备
CA2784196C (en) * 2009-12-18 2019-12-10 Jawad Haidar Method for producing low aluminium titanium-aluminium alloys
CA2794425A1 (en) * 2010-02-25 2011-09-01 Csir Titanium powder production process
JP5571537B2 (ja) * 2010-11-22 2014-08-13 日立金属株式会社 金属チタン製造装置および金属チタンの製造方法
RU2635587C2 (ru) * 2012-06-06 2017-11-14 Ксир Способ получения порошка кристаллического титана
US10245642B2 (en) * 2015-02-23 2019-04-02 Nanoscale Powders LLC Methods for producing metal powders
EP3334849A4 (en) 2015-08-14 2018-09-05 Coogee Titanium Pty Ltd Methods using high surface area per volume reactive particulate
AU2016309952B2 (en) 2015-08-14 2022-01-27 Coogee Titanium Pty Ltd Method for recovery of metal-containing material from a composite material
MX2018001923A (es) 2015-08-14 2018-08-16 Coogee Titanium Pty Ltd Metodo para la produccion de un material compuesto utilizando exceso de oxidante.
EA201892749A1 (ru) 2016-06-20 2019-07-31 Отрис Текнолоджиз Пти Лтд Нанесение покрытия на порошкообразные основы
CN106623981B (zh) * 2016-09-30 2018-11-06 九江波德新材料研究有限公司 一种利用等离子分解制备一氧化铌与铌粉混合物的方法
RU2725589C1 (ru) 2016-10-21 2020-07-02 Дженерал Электрик Компани Получение материалов титановых сплавов посредством восстановления тетрахлорида титана
WO2018128665A2 (en) * 2016-10-21 2018-07-12 General Electric Company Producing titanium alloy materials through reduction of titanium tetrahalide
CN111545743B (zh) * 2020-04-21 2021-08-31 北京科技大学 一种制备高性能粉末冶金钛铝金属间化合物的方法
CN111545742B (zh) * 2020-04-21 2021-08-31 北京科技大学 一种制备高性能粉末冶金Ti6Al4V合金的方法
CN113427016B (zh) * 2021-07-08 2024-02-13 安徽理工大学 一种制备细微钛铝金属间化合物粉末的装置及其生产方法
CN113774235B (zh) * 2021-08-25 2022-06-21 西安交通大学 一种间歇式连续提取皮江法炼镁中的结晶镁的方法及装置
CN115041699A (zh) * 2022-07-22 2022-09-13 华材(山东)新材料有限公司 一种3d打印用球形锆粉的生产方法

Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5278608A (en) * 1975-12-25 1977-07-02 Arita Kenkyusho Kk Dechloridizing titanium group meta chloride
DE2747016A1 (de) * 1976-10-20 1978-04-27 Toyo Soda Mfg Co Ltd Verfahren zur herstellung von titancarbid
GB1566363A (en) * 1978-03-21 1980-04-30 G Ni I Pi Redkometallich Promy Magnesium-thermic reduction of chlorides
EP0097135A1 (en) * 1982-05-31 1983-12-28 Hiroshi Ishizuka Apparatus and method for producing purified refractory metal from a chloride thereof
EP0134643A2 (en) * 1983-07-08 1985-03-20 Solex Research Corporation of Japan Preparing metallic zirconium, hafnium or titanium
US4508322A (en) * 1983-04-27 1985-04-02 Mitsubishi Kinzoku Kabushiki Kaisha Apparatus for preparing high melting point high toughness metals
US5032176A (en) * 1989-05-24 1991-07-16 N.K.R. Company, Ltd. Method for manufacturing titanium powder or titanium composite powder
WO1992014851A1 (en) * 1991-02-21 1992-09-03 The University Of Melbourne Process for the production of metallic titanium and intermediates useful in the processing of ilmenite and related minerals
EP0298698B1 (en) * 1987-07-09 1992-10-21 Toho Titanium Co. Ltd. Method for producing a metal from its halide
US5460642A (en) * 1994-03-21 1995-10-24 Teledyne Industries, Inc. Aerosol reduction process for metal halides
RU2082561C1 (ru) * 1994-12-15 1997-06-27 Акционерное общество "Российский научно-исследовательский и проектный институт титана и магния" Способ получения интерметаллида титан - алюминий в форме порошка
JP2001192711A (ja) * 1999-12-28 2001-07-17 Toho Titanium Co Ltd 粉末状チタンの製造方法

Family Cites Families (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2745735A (en) 1953-04-28 1956-05-15 Kaiser Aluminium Chem Corp Method of producing titanium
GB757873A (en) 1954-12-08 1956-09-26 Kaiser Aluminium Chem Corp Production of titanium
US3004848A (en) 1958-10-02 1961-10-17 Nat Distillers Chem Corp Method of making titanium and zirconium alloys
US3252823A (en) * 1961-10-17 1966-05-24 Du Pont Process for aluminum reduction of metal halides in preparing alloys and coatings
BE645733A (ru) 1963-04-23
FR1471183A (fr) 1965-12-31 1967-03-03 Kuhlmann Ets Procédé pour l'obtention de poudres métalliques ou composites par réduction directe des halogénures correspondants
US3455678A (en) 1967-01-16 1969-07-15 Ethyl Corp Process for the concurrent production of aif3 and a metallic titanium product
US3684264A (en) 1971-01-06 1972-08-15 Vasily Ivanovich Petrov Apparatus for reduction of titanium halides and subsequent vacuum separation of reduction products
US3900312A (en) 1972-10-16 1975-08-19 Toth Aluminum Corp Reduction of aluminum chloride by manganese
NL7607838A (nl) * 1975-09-08 1977-03-10 Stauffer Chemical Co Werkwijze voor de bereiding van een katalysa- torcomponent en het met deze werkwijze verkre- gen produkt.
FR2505364A1 (fr) 1981-05-06 1982-11-12 Rhone Poulenc Spec Chim Procede de fabrication d'alliages de titane et d'aluminium
US4447045A (en) 1982-07-21 1984-05-08 Mitsubishi Kinzoku Kabushiki Kaisha Apparatus for preparing high-melting-point high-toughness metals
BR8402087A (pt) 1984-05-04 1985-12-10 Vale Do Rio Doce Co Processo de obtencao de titanio metalico a partir de um concentrado de anastasio,por aluminotermia e magnesiotermia
JPS6452031A (en) 1987-08-24 1989-02-28 Toho Titanium Co Ltd Production of titanium alloy
JPH04107234A (ja) 1990-08-27 1992-04-08 Sumitomo Metal Ind Ltd 高強度高靭性チタン合金
US5749937A (en) 1995-03-14 1998-05-12 Lockheed Idaho Technologies Company Fast quench reactor and method
US6699305B2 (en) 2000-03-21 2004-03-02 James J. Myrick Production of metals and their alloys
UA38454A (ru) 2000-07-06 2001-05-15 Державний Науково-Дослідний Та Проектний Інститут Титану Способ получения смешанных кристаллов трихлоридов титана и алюминия
US6902601B2 (en) * 2002-09-12 2005-06-07 Millennium Inorganic Chemicals, Inc. Method of making elemental materials and alloys
KR101148573B1 (ko) 2003-07-04 2012-05-21 커먼웰쓰 사이언티픽 앤드 인더스트리얼 리서치 오가니제이션 금속 화합물의 제조를 위한 방법 및 장치
JP4107234B2 (ja) 2003-12-22 2008-06-25 松下電工株式会社 温水床暖房パネル
JP5232988B2 (ja) 2006-02-27 2013-07-10 国立大学法人名古屋大学 ナノ粒子の製造方法
ES2394851T3 (es) 2006-03-27 2013-02-06 Commonwealth Scientific And Industrial Research Organisation Aparato y métodos para la producción de compuestos metálicos
CN102065992B (zh) 2008-04-21 2014-07-30 联邦科学及工业研究组织 用于形成钛-铝基合金的方法和设备

Patent Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5278608A (en) * 1975-12-25 1977-07-02 Arita Kenkyusho Kk Dechloridizing titanium group meta chloride
DE2747016A1 (de) * 1976-10-20 1978-04-27 Toyo Soda Mfg Co Ltd Verfahren zur herstellung von titancarbid
GB1566363A (en) * 1978-03-21 1980-04-30 G Ni I Pi Redkometallich Promy Magnesium-thermic reduction of chlorides
EP0097135A1 (en) * 1982-05-31 1983-12-28 Hiroshi Ishizuka Apparatus and method for producing purified refractory metal from a chloride thereof
US4508322A (en) * 1983-04-27 1985-04-02 Mitsubishi Kinzoku Kabushiki Kaisha Apparatus for preparing high melting point high toughness metals
EP0134643A2 (en) * 1983-07-08 1985-03-20 Solex Research Corporation of Japan Preparing metallic zirconium, hafnium or titanium
EP0298698B1 (en) * 1987-07-09 1992-10-21 Toho Titanium Co. Ltd. Method for producing a metal from its halide
US5032176A (en) * 1989-05-24 1991-07-16 N.K.R. Company, Ltd. Method for manufacturing titanium powder or titanium composite powder
WO1992014851A1 (en) * 1991-02-21 1992-09-03 The University Of Melbourne Process for the production of metallic titanium and intermediates useful in the processing of ilmenite and related minerals
US5460642A (en) * 1994-03-21 1995-10-24 Teledyne Industries, Inc. Aerosol reduction process for metal halides
RU2082561C1 (ru) * 1994-12-15 1997-06-27 Акционерное общество "Российский научно-исследовательский и проектный институт титана и магния" Способ получения интерметаллида титан - алюминий в форме порошка
JP2001192711A (ja) * 1999-12-28 2001-07-17 Toho Titanium Co Ltd 粉末状チタンの製造方法

Non-Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
BARTLETT, et. al., "Titanium Powder by Magnesium Reduction of TiCl in Liquid Zinc Alloy,'' Light Metals 1994 (edited by U. Mannweiller), The Minerals, Metals and Materials Society, 1994, pp. 1181-1186. See in particular the final paragraphs on page 1186. *
DeKOCK, et. al., "Attempted Preparation of Ti-6-4 Alloy Powders from TiCl *
Derwent Abstracts Accession No. 2001-592638/67, Class M22 & JP 2001192711 A (TOHO TITANIUM CO. LTD.) 17 July 2001. *
Derwent Abstracts Accession No. 58145Y/33, Class E32 & JP 52078608 A (ARITA KENKYUSHO KK) 2 My 1977. See Abstract *
Derwent Abstracts Accession No. 98-050427/05, Class M22 & RU 2082561 C1 (TITANIUM MAGNESIUM RESEARCH INST. STOCK. CO.) 27 June 1997. See Abstract *
OKABE, et. al., "Reaction Pathways during Metallothermic Reduction of TiCl *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2750608C2 (ru) * 2016-09-14 2021-06-29 ЮНИВЕРСАЛ АКЕМЕТАЛ ТИТАНИУМ, ЭлЭлСи Способ производства сплава титан-алюминий-ванадий

Also Published As

Publication number Publication date
JP2007523991A (ja) 2007-08-23
WO2005002766A1 (en) 2005-01-13
US20060191372A1 (en) 2006-08-31
EP1641581A4 (en) 2008-03-05
KR101148573B1 (ko) 2012-05-21
CA2526483C (en) 2013-12-17
JP4847321B2 (ja) 2011-12-28
CN1812859B (zh) 2011-03-23
EP1641581B1 (en) 2020-02-26
ES2783991T3 (es) 2020-09-21
KR20060026951A (ko) 2006-03-24
CA2526483A1 (en) 2005-01-13
EP1641581A1 (en) 2006-04-05
CN1812859A (zh) 2006-08-02
EA200600178A1 (ru) 2006-06-30
US8562712B2 (en) 2013-10-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EA010932B1 (ru) Способ и устройство для получения металлических соединений
KR100438670B1 (ko) 탄탈륨 스퍼터링 타겟 및 그의 제조 방법
EA014894B1 (ru) Устройство и способ для производства соединений металлов
WO2014187867A1 (en) Process for manufacturing metal containing powder
AU2017390111B2 (en) Producing titanium alloy materials through reduction of titanium tetrahalide
US6007597A (en) Electron-beam melt refining of ferroniobium
Zhang et al. A perspective on thermochemical and electrochemical processes for titanium metal production
AU2017345609B2 (en) Producing titanium alloy materials through reduction of titanium tetrachloride
AU2004280559A1 (en) Methods and apparatuses for producing metallic compositions via reduction of metal halides
JP5094031B2 (ja) スカンジウム含有合金の製造方法
US20100064852A1 (en) Method for purification of metal based alloy and intermetallic powders
Seki et al. Reduction of titanium dioxide to metallic titanium by nitridization and thermal decomposition
EP0360792A1 (en) Process for making zero valent titanium from an alkali metal fluotitanate
AU2004253193B2 (en) A method and apparatus for the production of metal compounds
IL139061A (en) Metal powders produced by the reduction of the oxides with gaseous magnesium
JP3564852B2 (ja) 高純度金属ルテニウム粉末の製造方法
Kroll The pyrometallurgy of halides
RU2348717C1 (ru) Способ получения тантала
JP5100166B2 (ja) 高純度金属およびその製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s)

Designated state(s): AM AZ BY KG MD TJ TM