ES2783991T3 - Métodos para la producción de compuestos metálicos - Google Patents

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Abstract

Un método por etapas para producir compuestos de titanio-aluminio, que comprende una primera etapa de: - reducir una cantidad de cloruro de titanio (TiCl4) con una cantidad de aluminio a una temperatura que desencadena reacciones para formar productos de subcloruro(s) de titanio y cloruro de aluminio (AlCl3); y luego una segunda etapa de: - mezclar dichos productos, con la adición de más aluminio si es necesario, y calentar la mezcla en una zona de reacción a una temperatura superior a 300 ºC para formar AlCl3 y los compuestos de titanio-aluminio.

Description

DESCRIPCIÓN
Métodos para la producción de compuestos metálicos
Campo de la invención
La presente invención se refiere a un método y a un aparato para la producción de metal y compuestos metálicos y, particularmente, pero no exclusivamente, a un método y aparato para la producción de aleaciones a base de titanio y complejos intermetálicos y, más particularmente, pero no exclusivamente, a un método y aparato para la producción de aleaciones a base de titanio-aluminio y complejos intermetálicos y, más particularmente, pero no exclusivamente, a un método y aparato para la producción de aleaciones a base de titanio-aluminio y complejos intermetálicos en forma de polvo.
Antecedentes de la invención
Las aleaciones de titanio-aluminio y los compuestos intermetálicos (denominados genéricamente en el presente documento "compuestos de titanio-aluminio") son materiales muy valiosos. Sin embargo, son difíciles y caros de preparar, particularmente en la forma de polvo preferida. Este gasto de preparación limita el amplio uso de estos materiales, a pesar de que tienen propiedades muy deseables para su uso en las industrias de automoción, aeroespacial y otras.
Los minerales de titanio se encuentran en la naturaleza en forma de un óxido muy estable (TO 2). Los procesos comunes para la producción de titanio son el proceso de Kroll y el proceso de Hunter. El proceso de Kroll requiere el uso de magnesio como agente reductor para reducir el TiCU (preparado a partir del óxido mediante un proceso previo de cloración) para producir el metal Ti. El proceso de Hunter requiere el uso de sodio como agente reductor. Debido a que el TiCU sigue siendo termodinámicamente estable, se requieren agentes reductores altamente reactivos tales como el magnesio o el sodio para producir titanio metálico a partir de TiCU. Tales agentes reductores altamente reactivos son difíciles y caros de manejar. Como los cloruros de magnesio en el caso del proceso de Kroll son estables hasta temperaturas superiores a 1300 K, el producto a menudo tiene la forma de una esponja de Ti mezclada con MgCU y restos de Mg y TiCU. Para obtener Ti puro, el producto requiere un procesamiento posterior exhaustivo, incluyendo lavado y fusión en un horno de arco al vacío para eliminar todas las impurezas. Esto contribuye al alto coste actual de la producción de titanio.
En las tecnologías conocidas para la producción de aleaciones de titanio tales como Ti-Al-V y compuestos intermetálicos tales como TisAl, TiAl, TiAU, Ti-Al-(Cr, Nb, Mo, etc.) y aleaciones a base de estos compuestos, se muelen o funden juntas cantidades apropiadas de esponjas, lingotes o polvos de los metales que comprenden estas aleaciones y se recuecen, lo cual se añade al coste de producción, particularmente porque es necesario obtener los metales primero que, como se discute, en el caso del titanio, implica un gasto considerable. Para la producción de un polvo de estas aleaciones de titanio y compuestos intermetálicos, generalmente se requiere un procesamiento adicional, que se añade al coste de producción ya alto de por sí.
Los procesos previos a base de Al para la fabricación de compuestos de Ti-Al incluyen partir de polvo de Al y polvo de Ti (referencias: (I.Lu, M.O. Lai y F.H. Froes, Journal of Metals, Febrero de 2002, pág. 62) y (N. Bertolino et al., Intermetallics, Vol. 1l, 2003, pág. 41) y reducción de TiCU con AlCl (solicitud de patente US2002/0184971 A1). Para el primer proceso, los materiales de partida son polvos de Al y Ti, los polvos generalmente se muelen mecánicamente para hacer una mezcla uniforme y luego se calientan en un horno. Los materiales resultantes son, en el mejor de los casos, en forma de grumos sólidos y este proceso generalmente no puede producir polvo fino. Además, los compuestos resultantes a menudo requieren tratamiento térmico para producir las propiedades de material requeridas. Para el segundo proceso, El metal de Al se calienta en presencia de cloro a una temperatura de aproximadamente 1200 °C para producir AlCl gaseoso que luego reacciona con TiCU en la fase gaseosa para producir polvos de aluminuros de titanio. Ambos procesos son bastante complejos y costosos de operar.
También se sabe que realiza una reducción directa de TiCU con el aluminio. Sin embargo, esto da como resultado la producción de una composición incontrolable de compuestos y la producción de un material monofásico tal como TiAl no se ha logrado (véase, en particular, S J Gerdemann & DE Alman, página 3341 en Gamma Titanium Alumini 1999, editado por Kim, Dimiduk y Loretto, The Minerals Metals and Materials Society USA).
En las últimas décadas, se han realizado exhaustivos intentos para reemplazar las tecnologías existentes de Kroll y Hunter utilizando técnicas tales como la electrodeposición, plasma de hidrógeno y también reducción aluminotérmica.
El uso de plasma de hidrógeno para la reducción de cloruro de titanio en una atmósfera de plasma es difícil debido a las características termodinámicas desfavorables, dado que el cloro reacciona preferentemente con el titanio en la reacción inversa para producir cloruros de titanio, degradando por tanto la calidad del polvo de Ti producido y limitando la eficiencia del método. En un proceso divulgado en la patente de EE.UU. 5.935.293, se usó un reactor de enfriamiento rápido para enfriar el plasma para evitar procesos de recombinación que conducen a la formación de cloruros de titanio. Según la descripción en la Patente de Estados Unidos 5.935.293, el proceso es altamente costoso en términos de energía en relación con la tecnología de Kroll existente.
En otro proceso (G.Z. Chen, D.J. Fray y T.W. Farthing, Nature, Vol. 407, (2000), 361), Chen et al. se elaboraba esponja de titanio directamente a partir del óxido por reducción en una sal de cloruro de calcio fundido. El oxígeno del óxido de titanio se recombina con carbono en un ánodo para formar CO2. Sin embargo, la composición del producto de titanio esponjoso resultante producido corresponde a la composición de los minerales de partida. El proceso aún está en desarrollo y aún no se ha demostrado a escala industrial.
El documento RU-C1-2082561 da a conocer un método en donde la fabricación de titanio y aluminio intermetálico en forma de polvo comprende la alimentación de tetracloruro de titanio en un aparato de reducción que contiene una masa fundida de magnesio y aluminio, con extracción periódica de sal, en el que el magnesio es el agente reductor. Okabe et al. (páginas 133-151 en "Titanium, Extraction and Processing", 1997, editado por Mishra y Kipouros, Minerals Metals and Materials Society USA) divulga que desde un punto de vista termodinámico, la reducción de TiCl4 por aluminio dará como resultado la formación de aleaciones de Al-Ti, pero especifica un proceso que implica reacciones mediadas electrónicamente para prevenir el contacto físico entre el tetracloruro de titanio y el aluminio reductor.
La patente de EE.UU. 2745735 da a conocer un proceso en donde los cloruros de titanio se reducen mediante un metal reductor para producir titanio metálico y cloruros volátiles de alta pureza, pero no da a conocer cómo producir compuestos de titanio-aluminio de manera controlada.
Se han hecho intentos para usar aluminio como agente reductor para TiCl4 en sistemas de plasma. Para la reducción de TiCl4 usando aluminio, los productos están en forma de compuestos intermetálicos de titanio-aluminio en fase sólida mezclados con cloruro de aluminio y algo de dicloruro de titanio residual. Murphy y Bing proporcionan una descripción de diversos intentos de usar aluminio junto con una descripción de la termodinámica del proceso (High Temp. Chem. Processes, Vol 3, 365-374, 1994). Debido a las dificultades asociadas con las reacciones en fase gaseosa, no ha sido posible producir compuestos de titanio y/o titanio-aluminio mediante la reducción aluminotérmica directa de cloruros de titanio.
Sumario de la invención
De acuerdo con un primer aspecto, la presente invención proporciona un método por etapas para producir compuestos de titanio-aluminio, de acuerdo con la reivindicación 1.
Cuando se usa el término subcloruro de titanio, puede hacerse referencia al tricloruro de titanio TiCU y/o al dicloruro de titanio TiCU u otras combinaciones de titanio y cloruro excluyendo TiCU que se denomina en el presente documento como cloruro de titanio.
Cuando se usa el término compuesto de titanio, puede hacerse referencia a aleaciones de titanio y/o compuestos intermetálicos de titanio/metal. En una forma preferida a la que se hace referencia en el presente documento, los compuestos de titanio incluyen aleaciones de titanio-aluminio y/o compuestos intermetálicos de titanio-aluminio. En una realización, el método también puede comprender la etapa de impulsar la eliminación de AlCU lejos de la zona de reacción para favorecer una reacción que avanza hacia la segunda etapa. En una forma, la etapa de eliminar el AlCU desde la zona de reacción es continua.
En una realización, la primera etapa se puede realizar a una temperatura por encima del punto de ebullición del AlCl3. En otra realización, la primera etapa puede realizarse a una temperatura superior a 200 °C.
En una realización del método, la primera etapa se puede realizar con una cantidad excesiva de aluminio presente para reducir todo el cloruro de titanio (TiCU) para formar dichos productos de subcloruros de titanio y cloruro de aluminio (AlCU). En una realización, se prepara el TiCU por la reducción de TiCU, aunque esta reacción también puede formar dicloruro de titanio TiCU.
En una realización del método, la segunda etapa puede realizarse a una temperatura en el intervalo de 300 °C a 1000 °C.
Una realización del método puede comprender la etapa adicional de reciclar al menos parte del cloruro de aluminio formado, y utilizar el cloruro de aluminio para producir TiCl4. El cloruro de aluminio se puede usar para reducir el óxido de titanio para producir TiCl4.
En cualquiera de las realizaciones del método mencionado, el óxido de aluminio se puede producir mediante la reducción del óxido de titanio y el óxido de aluminio electrolizado para producir materia prima de aluminio para su uso en las etapas de dicho método.
En una realización del método, los cloruros de aluminio pueden condensarse lejos de la zona de reacción a una temperatura inferior a la de la zona de reacción. En una realización del método, si el subcloruro de titanio escapa de la zona de reacción, puede condensarse a una temperatura diferente a la de la zona de reacción. Además, el subcloruro de titanio condensado puede devolverse opcionalmente a la zona de reacción.
En realizaciones adicionales de la invención, el material precursor puede incluir una fuente de uno o más elementos seleccionados del grupo que comprende cromo (Cr), niobio (Nb), vanadio (V), circonio (Zr), silicio (Si), boro (B), molibdeno (Mo), tantalio (Ta) y carbono (C), y los productos de dicho método pueden incluir compuestos de titanioaluminio que incluyen uno o más de estos elementos. La fuente del elemento(s) puede ser un haluro metálico, un subhaluro, un elemento puro u otro compuesto que incluye el elemento. Los productos también pueden incluir uno o más de un compuesto intermetálico, una aleación de titanio-(elemento seleccionado) y compuestos intermedios. La fuente también puede incluir una fuente de otros precursores que contienen un aditivo de aleación requerido, dependiendo del producto final requerido.
En un aspecto del método, la fuente puede incluir subcloruro de vanadio, tal como tricloruro de vanadio y/o dicloruro de vanadio, y un producto de dicho método es una aleación o complejo intermetálico que incluye titanio, aluminio y vanadio. Este método puede comprender las etapas de añadir la fuente en proporciones apropiadas y llevar a cabo el método para producir Ti-6Al-4V.
En una etapa adicional del método, la fuente puede incluir subcloruro de circonio, y un producto del método es una aleación o complejo intermetálico que incluye titanio, aluminio y circonio.
En un aspecto del método, la fuente puede incluir haluro de niobio y haluro de cromo, y un producto de dicho método es una aleación o complejo intermetálico que incluye titanio, aluminio, niobio y cromo. Este método también puede comprender la etapa de añadir la fuente en proporciones apropiadas y llevar a cabo el método para producir Ti-48Al-2Nb-2Cr.
En una realización del método, el aluminio se puede añadir en forma de polvo que tiene un tamaño de grano superior de menos de 50 micrómetros. En una forma alternativa del método, el aluminio puede estar en forma de un polvo de un tamaño de grano superior de más de 50 micrómetros, y el método comprende la etapa de moler el polvo de aluminio y el subcloruro de titanio para reducir el tamaño de grano del polvo de aluminio en al menos una dimensión. En otra forma alternativa del método, el aluminio puede estar en forma de escamas que tienen un espesor en una dimensión de menos de 50 micrómetros. Se prefiere usar un polvo de aluminio fino, aunque el polvo o las escamas de aluminio relativamente más grueso es una materia prima más barata.
En una realización, el método se lleva a cabo en una atmósfera de gas inerte o al vacío.
En cualquiera de las realizaciones descritas, el método también puede incluir una etapa de procesamiento previo para formar el subcloruro de titanio como material precursor. El inventor ha descubierto que el uso de un material precursor que incluye subcloruro de titanio (preferentemente tricloruro de titanio) ofrece numerosas ventajas. No hay problemas de fases diferentes e incontrolables que estén implicadas si se parte de tetracloruro de titanio como precursor. La composición del producto final es relativamente controlable y depende de las proporciones de los materiales de partida. Las proporciones correctas de los materiales de partida se incorporan en los materiales precursores para producir las proporciones apropiadas de componentes en el producto.
El inventor cree que el nuevo método permite un proceso más barato y más controlable para la producción de compuestos de titanio-aluminio. No es necesario convertir los minerales de titanio en bruto en titanio metálico, como en algunos de los procesos de la técnica anterior discutidos anteriormente. En una realización de la presente divulgación, el óxido de titanio se puede clorar usando tecnología convencional para dar tetracloruro de titanio. Esto se puede reducir usando aluminio o hidrógeno para dar subcloruros de titanio (principalmente tricloruro de titanio), que luego puede usarse como material precursor para la formación de los compuestos de titanio-aluminio.
Es posible formar Ti-6A1-4V usando este proceso, que es una de las principales aleaciones de titanio utilizadas. También es posible formar Ti-48Al-2Nb-2Cr. También es posible formar otras aleaciones tales como Ti-Al-Nb-C y aleaciones a base de T¡3Al.
Un proceso de acuerdo con las realizaciones de la presente invención descrita tiene la ventaja de que el polvo de aleación se produce directamente, sin más procesamiento físico.
En una realización, la presente invención proporciona un método para la producción de un polvo de compuestos intermetálicos de titanio-aluminio que incluye al menos uno de T^Al, TiAl y TiAh, y aleaciones a base de intermetálicos de titanio-aluminio, como se define en el primer aspecto, y en donde los materiales de partida para el método incluyen polvo de aluminio y cloruro de titanio.
De acuerdo con un segundo aspecto, la presente invención proporciona un método para producir compuestos de titanio-aluminio, que comprende una primera etapa de:
- calentar una cantidad de cloruro de titanio (TiCU) en un plasma de un plasma de argón-hidrógeno, para producir subcloruro(s) de titanio;
y luego una segunda etapa de:
- mezclar aluminio con dicho(s) subcloruro(s) de titanio y calentar la mezcla resultante para producir compuestos de titanio-aluminio y AlCU.
En algunas realizaciones, el método es un método por etapas en donde, en la segunda etapa, la mezcla de aluminio y subcloruro(s) de titanio se calienta a una temperatura superior a 300 °C.
Algunas realizaciones del método descrito en el presente documento pueden llevarse a cabo usando un aparato que comprende:
- un recipiente de reacción dispuesto, durante el uso, para mezclar aluminio con un haluro o subhaluro metálico; - el recipiente también estaba adaptado, durante el uso, para que la mezcla resultante se calentara a una temperatura suficiente para que el haluro o subhaluro metálico reaccionara con el aluminio para formar el compuesto metálico y un haluro de aluminio;
- una zona de condensación dispuesta, durante el uso, para operar a una temperatura tal que cualquier haluro o subhaluro metálico que escapa de la mezcla de reacción se condensa en esa zona de condensación; y
- otra zona de condensación dispuesta, durante el uso, para operar a una temperatura tal que el haluro de aluminio se condensa en la otra zona de condensación.
El aparato puede comprender una tercera zona de condensación dispuesta para condensar el haluro metálico que se produce por dismutación al escapar de la mezcla de reacción. Una de las zonas de condensación puede estar dispuesta para devolver el haluro o subhaluro metálico condensado a la zona de reacción.
La zona de reacción puede funcionar a una temperatura T1 y la primera zona de condensación a una temperatura T2, que es inferior a la temperatura T1. En una forma, la segunda zona de condensación opera a una temperatura T3, que está entre T1 y T2.
Cuando el aparato incluye una segunda zona de condensación, T3 está por debajo de 500 °C, y el tricloruro de titanio que escapa de la zona de reacción se vuelve a condensar en la segunda zona de condensación. En una realización, la segunda zona de condensación se encuentra entre la zona de reacción y la primera zona de condensación.
Normalmente, el aparato incluye una disposición de calentamiento para calentar el material precursor. En algunas realizaciones, se proporcionan aberturas para la introducción de más gases. También se pueden proporcionar aberturas para evacuar el recipiente a baja presión. En otras realizaciones adicionales, el recipiente de reacción puede ser un número de recipientes discretos, proporcionando cada recipiente una zona de reacción o condensación diferente.
Preferentemente, el aparato de este aspecto de la invención es adecuado para implementar el método de cualquiera de los aspectos anteriores o siguientes de la invención descritos en el presente documento.
Breve descripción de los dibujos
Las características y ventajas de la presente invención resultarán evidentes a partir de la siguiente descripción de realizaciones de la misma, únicamente a modo de ejemplo, haciendo referencia a los dibujos adjuntos, en los que: la Figura 1 muestra la energía de formación de Gibbs de AlCl3(g), TiCU y TiCU Ti-Al;
la Figura 2 muestra la energía libre total de Gibbs para reacciones que conducen a la formación de compuestos a base de Ti metálico;
la Figura 3 ilustra la composición de equilibrio de TiCU - plasma de hidrógeno a temperaturas de entre 300 K y 5000 K;
la Figura 4 es un diagrama esquemático de un aparato para implementar un proceso de acuerdo con una realización de la presente invención;
la figura 5 es un diagrama esquemático de una realización adicional de un aparato para implementar un proceso de acuerdo con una realización de la presente invención;
la Figura 6 es un diagrama esquemático que ilustra un proceso para la producción de compuestos a base de titanio de acuerdo con una realización de la presente invención;
la Figura 7 ilustra la energía libre de Gibbs para las semi-reacciones que conducen a la formación de tetracloruro de titanio;
la Figura 8 es un diagrama esquemático que ilustra un proceso para la producción de compuestos a base de titanio de acuerdo con una realización adicional de la invención;
la Figura 9 es un espectro XRD para un polvo de Ti-6Al-4V producido por una realización de la presente invención; y
la Figura 10 es un espectro XRD para un compuesto Gamma TiAl producido por una realización de la presente invención.
Descripción de las realizaciones preferidas
La siguiente descripción es de realizaciones preferidas de procesos para producir compuestos metálicos, incluyendo polvo fino y lingotes con composiciones específicas. Los procesos son útiles para la producción de formas de metales tales como titanio, vanadio y circonio junto con aleaciones y compuestos intermetálicos de estos metales con una cantidad controlable de aluminio.
Por ejemplo, Ti-Al, TUAl, TiAU, Ti-Al-Cr y Ti-V-Al pueden fabricarse con precisión variando el contenido de aluminio. Las cantidades relativas de cloruros de titanio y aluminio están determinadas por la composición requerida del producto final. En una realización, el proceso comprende las etapas de preparar haluros metálicos sólidos, mezclar los haluros con aluminio metálico y calentar la mezcla a una temperatura T1 para desencadenar reacciones que conducen a la formación de cloruro de aluminio a una temperatura (T1) superior a la temperatura de ebullición de los cloruros de aluminio, y condensar los cloruros de aluminio fuera de la zona de reacción a una temperatura T2, donde T2 es menor que T1. La conducción del cloruro de aluminio fuera de la zona de reacción mueve el equilibrio de la reacción hacia delante, es decir, hacia la formación de cloruro de aluminio y metal (y otros productos dependiendo de las condiciones de reacción y los componentes).
Para compuestos de titanio, se pueden producir subcloruros de titanio, (preferentemente tricloruro de titanio TiCU) a partir de un material precursor de TiCl4. El TiCU se mezcla con aluminio y luego se calienta a una temperatura superior a 300 °C para que se forme AlCU en la fase gaseosa y el AlCU se condensa fuera de la zona de reacción a una temperatura inferior a 200 °C, dejando un polvo de Ti en la zona de reacción que contiene un porcentaje de aluminio, según sea necesario para el producto final.
En una realización, el proceso comprende las etapas de calentar TiCU en un plasma de una mezcla de argón e hidrógeno para producir TiCU, y luego mezclar el polvo de TiCU resultante con aluminio y luego calentar la mezcla para desencadenar la reacción. El recipiente de reacción utilizado está dispuesto para permitir que el cloruro de aluminio se elimine continuamente y se condense en una región alejada de la zona de reacción de la mezcla de cloruro de titanio y aluminio. El TiCU, y el aluminio en polvo o en forma de grumos (pero preferentemente en forma de polvo) se mezclan juntos bajo un gas inerte o al vacío. La mezcla luego se calienta a una temperatura de varios cientos de grados para desencadenar la reacción entre los dos compuestos, que conduce a la formación de AlCl3(g). El AlCl3 luego se condensa en otra parte del recipiente a una temperatura inferior a 200 °C.
En una realización adicional, el proceso comprende las etapas de calentar cantidades predeterminadas de TiCU y aluminio para formar TiCU y AlCU, calentar la mezcla del producto a una temperatura superior a 300 °C y proporcionar AlCU para que sea evaporado de la zona de reacción. El AlCU se alejó de la reacción y se condensó lejos de la zona de reacción a una temperatura inferior a 200 °C. Luego se añadió material de aluminio adicional al producto en una cantidad que depende de la composición requerida, y luego la mezcla se calentó en las mismas condiciones físicas a una temperatura superior a 300 °C para desencadenar reacciones químicas que conducen a la formación de AlCU(g) mientras se proporciona el AlCU(g) para que se condense en otra parte del recipiente a una temperatura inferior a 200 °C.
Las reacciones generales entre los subcloruros de titanio TiCU y Al ocurren de la siguiente manera:
TiCU Al m Ti(s) AlCU(g) TixAly (1)
donde Al está presente en la fase sólida o líquida.
La presencia de Ti y Al puede conducir a la formación de compuestos intermetálicos de Ti-Al tales como TiAU(s), TiAl(s) y TUAl(s). Entonces el TiCU puede reaccionar con el aluminio según las siguientes reacciones simplificadas:
TiCU(g) TiAU(s) m 2 TixAly AlCU(g) (2)
TiCU(g) TiAl(s) m 2 TixAly AlCU(g) (3)
TiCU(g) TUAl(s) m 2 TixAly AlCU(g) (4)
Las reacciones 1-4 se dirigen hacia delante mediante la eliminación continua de AlCU de la zona de reacción. Como resultado, el equilibrio se mueve hacia la derecha y la reacción continúa hasta su finalización. El inventor ha descubierto que la reacción transcurre lentamente a temperaturas ligeramente superiores a 200 °C bajo una atmósfera de argón a 1 atmósfera. La reacción se vuelve muy rápida a temperaturas superiores a 500 °C ya que la energía libre de Gibbs de la reacción total se vuelve negativa, como se ve en las Figuras 1 y 2. La Figura 1 muestra la energía de Gibbs para AICI3, TÍCI3 y TÍCI3+TÍ-AI. La figura 2 muestra la energía total de Gibbs para las reacciones 1-4 que conducen a la formación de titanio sólido.
Debido a la fuerte afinidad entre el titanio y el aluminio, la presencia de Al y Ti puede dar lugar a la formación de aleaciones de titanio-aluminio y/o compuestos intermetálicos TixAly. Para estos compuestos, la energía de formación de Gibbs AGf es generalmente menor de 32 kJ.mol' 1 para concentraciones de aluminio de hasta el 80% de las aleaciones (R.G. Reddy et al. J. Alloys and Compounds, vol 321 (2001) 223).
La Figura 2 muestra la variación con la temperatura de la energía total de Gibbs para reacciones que conducen a la formación de AlCU(g) y Ti(s), a partir de TiCU y Al. También se muestra en la Figura 2 la energía total de Gibbs para la reacción que conduce a la formación de Ti(s) y AlCU(g), a partir de TiCU y compuestos de Ti-Al. La energía libre total de Gibbs para Ti-Al se toma como -32 kJ.mol.
Generalmente se considera que las reacciones químicas transcurren rápidamente para valores negativos de la energía total de Gibbs de la reacción. En la Figura 2 se ve que AG es negativo a temperaturas superiores a 800 K (525 °C) para la Reacción 1. Esto está totalmente de acuerdo con las observaciones experimentales que muestran una reacción rápida entre TiCU y Al a una temperatura de 500 °C en una atmósfera de argón a una presión de 1 atmósfera. El inventor ha descubierto que, a medida que la temperatura de la mezcla TiCU-Al aumentaba por encima de 300 °C, una nube de humo blanco se movía desde la zona de reacción hacia la región fría del recipiente donde se volvió a condensar para formar AlCl sólido3. A temperaturas superiores a 500 °C, la reacción se volvió casi espontánea, lo que está de acuerdo con los resultados que se muestran en la Figura 2. Para reacciones que implican compuestos de Ti-Al, el inventor ha descubierto que en argón a 1 atmósfera de presión, las reacciones que conducen a la formación de Ti (s) y TixAly (Reacciones 2, 3 y 4) parecen transcurrir rápidamente a temperaturas superiores a 850 °C.
Los cloruros de titanio pueden escapar de la zona de reacción o dismutarse durante el calentamiento. El TiCU gaseoso que puede evaporarse durante el proceso de calentamiento reacciona más fácilmente con el Al, y mejora aún más la formación de compuestos de Ti. Para una mezcla de TiCU y polvo de Al, con la proporción de [Al]/[TiCl3] > 1, el inventor ha descubierto que solo pequeñas cantidades de menos de un pequeño porcentaje de TiCU escapan de la zona de reacción, y se vuelven a condensar en una región del recipiente a una temperatura de aproximadamente 500 K y se introducen de nuevo en la zona de reacción, o se recogen alternativamente para el reprocesamiento. Cualquier TiCU que se produzca debido a la dismutación, reacciona con los compuestos de Al más rápido que el TiCU y mejora las reacciones, conduciendo a la formación de compuestos de Ti. El inventor no encontró evidencia de pérdidas importantes debido al escape de TiCU. El inventor ha realizado observaciones experimentales que sugieren que, para la producción de titanio con un alto contenido de aluminio, las reacciones de dismutación tienen poco o ningún impacto significativo sobre la eficiencia del proceso, dado que la mayor parte del Ti en los materiales de alimentación era capaz de ser contabilizado. Para la producción de titanio con bajo contenido de aluminio, la cantidad inicial de aluminio utilizada es menor que la cantidad estequiométrica necesaria para eliminar todo el cloro de los materiales de TiCU. El exceso de cloruro de titanio que queda después del agotamiento del aluminio disponible, se evapora del producto y se condensa en otro lugar para su reprocesamiento.
La producción de TiCU puede llevarse a cabo a partir de TiCU utilizando una ruta de plasma de hidrógeno o mediante reducción con aluminio. La producción de TiCl3 en un plasma de hidrógeno, conocida como el proceso de Huel, se ha utilizado en la industria durante varias décadas. La Figura 3 muestra la composición del plasma de TiCU-hidrógeno a una temperatura entre 300 K y 5000 K. Se ve que el TiCU se puede convertir en TiCU sólido haciéndolo reaccionar con hidrógeno en un plasma. También se ve que la tasa de conversión es casi del 100%. El coste energético para la síntesis de TiCU sólido es muy bajo, ya que la reacción general que conduce a TiCU:
TiCU(g) (1/2)H2 ~ TiCU(S) HCl
con AH = 50 kJ/mol.
Para la reducción de TiCU con aluminio, el proceso generalmente se lleva a cabo en un recipiente cerrado que contiene cantidades apropiadas de TiCU y Al a una temperatura superior a 200 °C, conduciendo a la formación de una mezcla de TiCU y AlCu. Se obtiene TiCl puro3 a partir de la mezcla por destilación a una temperatura superior a 200 °C y permitiendo que el AlCU condense en otro lado.
Para el proceso divulgado en el presente documento, la producción de compuestos de titanio-aluminio se realiza mezclando subcloruros de titanio, preferentemente TiCU, con aluminio en forma de polvo, poniendo los materiales en un recipiente al vacío o en una atmósfera inerte, y calentando la mezcla. Para el procesamiento bajo un flujo de gas inerte o al vacío, el AlCU formado debido a las reacciones descritas anteriormente se conduce a una parte diferente del recipiente a una temperatura inferior a 200 °C. Esto favorece el avance de la reacción hacia la formación del haluro de aluminio. El calentamiento continúa hasta que las reacciones transcurren hasta su finalización, o hasta que se produce el agotamiento completo de los subcloruros de titanio y/o aluminio disponibles.
La Figura 4 muestra un sistema sencillo usado para elaborar compuestos de Ti-Al con diferentes contenidos y composiciones de Al. Para esta configuración, una mezcla de TÍCI3 y Al, (1), se pone en un recipiente (2) y se calienta a una temperatura superior a 300 °C (normalmente hasta una temperatura del orden de 1000 °C, dependiendo de la composición de la mezcla). Las reacciones entre TiCh y Al en el recipiente (2) conducen a la formación de AlCh gaseoso. Una corriente de gas argón (10) que se introduce en el recipiente (2) transporta el AlCh gaseoso junto con cualquier cloruro de titanio que pueda escapar de la zona de reacción, y lo conduce a través de un segundo recipiente (3) que se mantiene a una temperatura entre 300 °C y 500 °C, para que el TiCh se vuelve a condensar mientras el AlCh permanece en la fase gaseosa. Alternativamente, el TiCh puede volver a condensarse en las paredes superiores del recipiente (2) si se mantiene a una temperatura adecuada. El AlCh restante junto con cualquier TiCU que puede haberse formado en la zona de reacción debido a la dismutación se conduce a través de un recipiente (4) a una temperatura superior a 136 °C e inferior a 200 °C, para que el AlCh se vuelva a condensar y el TiCl4 restante se conduzca a un recipiente (5) que se mantiene a temperatura ambiente. El gas argón restante se descarga del sistema o se recicla.
Normalmente, la atmósfera gaseosa en el recipiente es un gas inerte, tal como argón, helio, neón, xenón. Los gases reactivos tales como metano u oxígeno no son deseables, ya que pueden reaccionar químicamente con la mezcla dando como resultado otros productos. Se observa que las reacciones también se pueden llevar a cabo en ausencia de una atmósfera gaseosa (por ejemplo, al vacío).
El TiCl3 y un polvo de aluminio, cuya masa relativa comparada con la masa de TiCh depende de la composición del producto requerido, se introducen en un recipiente como se ha descrito anteriormente y luego se calientan hasta que se completa la reacción.
Para estos procesos descritos anteriormente, el producto está normalmente en forma de un polvo fino. El polvo puede descargarse del recipiente, al finalizar las reacciones químicas en la zona de reacción, para su posterior procesamiento. Alternativamente, el polvo puede procesarse adicionalmente in situ para la producción de otros materiales. Alternativamente, el polvo puede calentarse in situ para obtener polvo de grano grueso. En una realización adicional, el polvo puede compactarse y/o calentarse in situ y luego fundirse para producir un lingote. Es muy ventajoso tener compuestos de titanio-aluminio producidos en forma de polvo. Como se ha discutido en el preámbulo, esto es algo que los procesos de la técnica anterior no pueden hacer directamente. La forma de polvo es mucho más versátil en la fabricación de productos de aleación de aluminio y titanio, por ejemplo, aspas de ventilador con forma que se pueden usar en la industria aeroespacial.
El aluminio que se va a mezclar con el subcloruro de titanio en estos procesos es, en una realización, en forma de polvo fino, generalmente tiene un tamaño de grano superior aproximado de menos de 50 micrómetros de diámetro. El polvo de aluminio fino generalmente tiene menos de 50 micrómetros de diámetro. Un problema con el uso de polvo de aluminio fino es que es bastante costoso de producir y, por lo tanto, aumenta el coste del proceso, aunque el inventor todavía cree que el coste seguirá siendo mucho menor que el de los procesos de la técnica anterior. En una realización alternativa, se utiliza polvo de aluminio grueso, polvo que tiene un tamaño de grano superior aproximado de más de 50 micrómetros de diámetro. El polvo de aluminio grueso se añade al subcloruro de titanio y la mezcla se muele mecánicamente para reducir las dimensiones del polvo de aluminio en al menos una dimensión. Esto puede dar como resultado la producción de "escamas" de aluminio que tienen un tamaño en al menos una dimensión que es inferior a 50 micrómetros y que es suficiente para facilitar una reacción satisfactoria entre los subcloruros de titanio y el aluminio. Las escamas proporcionan una mayor superficie de reacción y el pequeño espesor de las escamas da como resultado una composición más uniforme del producto.
En una realización alternativa más, la materia prima de aluminio puede obtenerse en forma de escamas (es decir, ya previamente molidas) y mezclarse con los subcloruros de titanio antes de que comience la reacción.
En la Figura 5 se ilustra una realización adicional de un aparato que puede usarse para preparar compuestos de titanio-aluminio de acuerdo con la presente invención. En este caso, el aparato es un recipiente sencillo (60) que tiene paredes laterales (20) relativamente largas (altas). Una parte superior (40) de las paredes laterales (20) forma una primera zona de condensación a la temperatura T2, para la condensación de AlCh. Una parte media (50) de las paredes laterales (20) forma una segunda zona de condensación a la temperatura T3, que permite la condensación de TiCl3. Los compuestos de titanio-aluminio (11) se forman en el fondo del recipiente (60).
Los parámetros que influyen en las reacciones en la zona de reacción incluyen la presión en el recipiente de reacción, la temperatura de la zona de reacción y el tamaño de grano del polvo de Al. El inventor ha descubierto que, para el funcionamiento a baja presión, se requiere una temperatura más baja para conducir la reacción, puesto que el AlCl3 se elimina más rápido de la zona de reacción y TiCh las especies se vuelven más volátiles y más activas, desencadenando reacciones con aluminio. Sin embargo, esto también da como resultado un menor rendimiento, el escape de algo de cloruro de titanio volátil, y posiblemente la producción de un producto bifásico debido a la dismutación.
Asimismo, el inventor ha descubierto que la reacción entre TiCl3 y Al depende en gran medida del tamaño de los granos de polvo de Al. La reacción es mucho más rápida para granos más pequeños y también el rendimiento es mayor. El polvo de aluminio muy fino da como resultado la formación de un producto de compuestos de Ti-Al con granos muy finos, que tienen formas irregulares. El inventor también ha descubierto que con polvos más baratos, menos finos, el rendimiento de producción de los compuestos de aluminio y titanio seguía siendo satisfactoriamente alto y el tamaño de grano resultante era comparable al alcanzado con polvos de aluminio más finos.
Como se ha discutido anteriormente, también se pueden usar polvos de titanio relativamente gruesos, y la mezcla se puede moler para producir escamas, o el material de partida de aluminio se puede proporcionar en forma de escamas.
Como se ha discutido anteriormente, el TiCU puede usarse para producir los subcloruros de titanio que se usarán como material precursor para la producción de los compuestos de titanio y aluminio. Así, el tetracloruro de titanio se puede utilizar como materia prima. La producción de TiCU a partir de mineral de titanio (óxido de titanio) es un proceso bien conocido, generalmente como una etapa precursora para la preparación de Ti metálico mediante procesos como el proceso de Kroll y Hunter. Los métodos de acuerdo con la presente invención también pueden usar TiCU como materia prima. En lugar de preparar el metal directamente a partir de TiCU, sin embargo, el TiCU se reduce para producir el material precursor TiCU. Como se ha descrito brevemente arriba, esta realización utiliza dos métodos para la producción de TiCU:
Reducción de TiCU usando aluminio:
El TiCU y el aluminio metálico (polvo grueso o fino) en cantidades apropiadas se introducen en un recipiente cerrado en una atmósfera de gas inerte (tal como argón). Luego se calienta el recipiente a una temperatura superior a 200 °C para formar una mezcla de TiCU y AlCU. El polvo de TiCU después se extrae de la mezcla por destilación como se ha descrito anteriormente. El polvo de TiCU después se mezcla con más aluminio si es necesario, y se procesa utilizando un aparato como el descrito anteriormente en relación con la Figura 4.
Reducción de TiCU usando hidrógeno:
El TiCU puede alimentarse a una unidad de procesamiento de plasma que funciona con argón y gas hidrógeno para producir TiCU. Los productos que salen del sistema de procesamiento de plasma pueden desplazarse a través de un filtro para separar el TiCU de la corriente de gas y el polvo de TiCU resultante se puede mover a una cámara de procesamiento donde se mezcla con una cantidad adecuada de aluminio, dependiendo de la composición requerida del producto final. La mezcla se procesa utilizando un aparato como el descrito anteriormente en relación con la Figura 4 o la Figura 5. Tras la finalización de la reacción, los materiales se pueden descargar del recipiente de reacción para su uso en la fabricación. Alternativamente, el polvo puede consolidarse in situ y luego fundirse para producir lingotes. Los gases del sistema de plasma pueden reutilizarse después de la separación y limpieza.
En los procesos descritos anteriormente, es posible incluir otros materiales precursores además de los subcloruros de aluminio y titanio, para obtener productos de la composición deseada. Por ejemplo, los materiales precursores pueden incluir subcloruros de vanadio, tales como tricloruro de vanadio y/o dicloruro de vanadio, y los productos pueden incluir compuestos de titanio, aluminio y vanadio. El material precursor puede incluir haluros de cromo y los productos pueden incluir compuestos de titanio-aluminio-cromo. El haluro de niobio se puede añadir como material de partida para producir compuestos de titanio-aluminio-niobio-cromo. Los materiales precursores también pueden incluir uno o más haluros de elementos tales como cromo, niobio, vanadio, circonio, silicio, boro, molibdeno y carbono.
La Figura 6 es un diagrama esquemático de un proceso para la producción de polvo compuesto de titanio-aluminio a partir de materiales de partida de tetracloruro de titanio, de acuerdo con una realización de la presente invención. El proceso divulga cómo se puede reciclar el tricloruro de aluminio para producir materias primas.
El TiCU se reduce usando hidrógeno, como se ha discutido anteriormente, para dar lugar a TiCU (Etapa 1). El TiCU se mezcla después con polvo de aluminio y se añade cualquier otro precursor requerido (Etapa 2) y luego la mezcla se procesa a temperaturas de hasta 1000 °C (la temperatura dependerá de la mezcla de precursores y los productos requeridos). Cualquier tricloruro de titanio emitido se vuelve a colocar en la mezcla de reacción (Etapa 4) y cualquier tetracloruro de titanio emitido se devuelve al proceso (Etapa 5) para la producción de tricloruro de titanio (Etapa 1). Del procesamiento de la Etapa 3, también se obtienen productos en polvo de aleación (Etapa 6).
Cualquier tricloruro de aluminio producido como subproducto (Etapa 7) puede usarse para otros fines. Por ejemplo, dichos subproductos pueden electrolizarse para producir aluminio y cloro (el aluminio puede volver a introducirse en el Etapa 2). Provechosamente, de acuerdo con una realización de la presente invención, el tricloruro de aluminio puede reciclarse para producir tetracloruro de titanio haciendo reaccionar el AlCU con el mineral de titanio (rutilo u óxido de titanio, Etapa 8; produciendo tetracloruros de titanio, Etapa 9; y óxido de aluminio, Etapa 10). El óxido de aluminio producido por este proceso puede venderse o electrolizarse para producir materia prima de aluminio, que se puede añadir al material precursor en este proceso.
La Figura 7 muestra la energía libre de Gibbs para la semi-reacción que conduce a óxido de aluminio y tetracloruro de titanio. La energía libre total de Gibbs para la reacción que conduce a la formación de tetracloruro de titanio es negativa a todas las temperaturas superiores a 300 K, sugiriendo que la reacción es exotérmica.
La Figura 8 es un diagrama esquemático de un proceso de producción adicional para la producción de polvo de compuesto de aluminio y titanio que implica la etapa de reducción de tetracloruro de titanio con aluminio para obtener el material precursor de tricloruro de titanio requerido. Todas las otras etapas de proceso en el proceso de producción de la Figura 8 son las mismas que las ilustradas en la Figura 6, con la excepción de la Etapa 1A, que es la reducción del tetracloruro de titanio mediante aluminio. Obsérvese que la Etapa 1A también puede producir algunos subproductos de tricloruro de aluminio que se pueden reciclar a través de la Etapa 7.
Los siguientes son ejemplos de preparación de compuestos de titanio y aluminio de acuerdo con una realización de la presente invención.
Ejemplo 1: Ti-6Al-4V
Se prepara TiCU reduciendo TiCU con polvo de Al. Los materiales de partida fueron 10 g de TiCU 1 g de polvo de Al (tamaño de grano <15 micrómetros) 300 mg de VCl3. Los materiales se mezclaron muy bien todos juntos y luego se introdujeron en un crisol de Ta y se calentaron en un tubo de cuarzo bajo un flujo de argón (100 cc/minuto). La temperatura se lleva a 1000 °C durante 30 minutos y se mantiene allí durante 1 hora. Los materiales que quedan en el crisol son 1,65 g de polvo metálico. El polvo se lava en agua destilada para eliminar el cloro residual (a nivel de ppm) y luego se seca bajo argón. El análisis XRD del polvo (Figura 9) muestra picos que pueden indexarse en la composición de Ti-6A1-4V. El análisis EDX del polvo muestra un % en peso de la composición de Ti: 90,1 %; Al: 5,8%; V: 4,1 %. Se observó que el nivel de cloro y oxígeno no existía o estaba por debajo de los límites de detección del instrumento.
Ejemplo 2: Aluminuros de titanio gamma
Se mezclaron 10 g de TiCU con 3,5 g de polvo de Al (tamaño de grano <15 micrómetros). La mezcla se introdujo en un crisol de Ta y se calentó en un tubo de cuarzo bajo un flujo de argón (100 cc/minuto). La temperatura se lleva a 1000 °C durante 30 minutos y se mantiene allí durante 1 hora. El crisol se deja enfriar y se abre. Los materiales que quedan en el crisol consistían en 4,72 g de polvo metálico gris. El polvo se lavó en agua destilada y luego se secó bajo argón. El análisis XRD (Figura 10) es consistente con la composición del TiAl gamma. El análisis EDX del polvo sugiere la composición de 49,4 % (atómico) de Ti y 50,6 % (atómico) de Al.
Ejemplo 3: Ti-48Al-2Cr-2Nb
Se mezclaron completamente 10 g de TiCU, 3,52 g de polvo de Al, 0,34 g de CrCl2 y 0,78 g de NbCU y después se pusieron en un crisol de Ta en un tubo de cuarzo y después se calentaron bajo un flujo de argón (100 cc/minuto). La temperatura se llevó a 1000 °C durante un periodo de 30 minutos y luego se dejó a 1000 °C durante 1 hora. Se dejaron 4,4 g de polvo metálico en el crisol. Un análisis EDX del polvo sugiere una composición de Ti-47Al-2,3Cr-2,3Nb (porcentaje atómico).
Los métodos descritos en el presente documento también pueden usarse para la producción de metales y aleaciones metálicas mezclando haluro metálico o una mezcla de haluros metálicos (cloruros, bromuros, yoduros y fluoruros) y llevando a cabo el proceso descrito anteriormente para el TiCl4. Por ejemplo, se pueden producir circonio y aleaciones de circonio utilizando los mismos procedimientos descritos anteriormente para Ti y aleaciones de Ti, respectivamente. Para productos a base de circonio, el material de partida es cloruro de circonio. Otros ejemplos de metales que pueden producirse usando el presente proceso incluyen vanadio y sus aleaciones y compuestos intermetálicos. El titanio metálico se puede producir mediante el proceso anterior después de un reciclaje exhaustivo de cloruros de titanio. Los compuestos intermetálicos de titanio que se pueden producir incluyen TiaAl, TiAl y TiAU. En otras realizaciones adicionales, los agentes reductores distintos del aluminio que pueden usarse con un subhaluro metálico para producir un compuesto metálico pueden incluir cinc, magnesio, sodio, aluminio u otros metales similares.
El presente método puede usarse para la producción de polvos con un tamaño de partícula controlado de diversas composiciones que incluyen compuestos de metal puro, óxidos, nitruros de elementos tales como vanadio y circonio, como se ha descrito anteriormente para titanio.
Se considera que las modificaciones y variaciones, tales como las que resulten evidentes para el experto, se encuentran dentro del alcance de la presente invención.

Claims (27)

REIVINDICACIONES
1. Un método por etapas para producir compuestos de titanio-aluminio, que comprende una primera etapa de:
- reducir una cantidad de cloruro de titanio (TiCU) con una cantidad de aluminio a una temperatura que desencadena reacciones para formar productos de subcloruro(s) de titanio y cloruro de aluminio (A Ó 3 );
y luego una segunda etapa de:
- mezclar dichos productos, con la adición de más aluminio si es necesario, y calentar la mezcla en una zona de reacción a una temperatura superior a 300 °C para formar AlCU y los compuestos de titanio-aluminio.
2. Un método de acuerdo con la reivindicación 1, en donde el método también permite impulsar la eliminación de AlCl3 desde la zona de reacción para favorecer una reacción que avanza hacia la segunda etapa.
3. Un método de acuerdo con la reivindicación 2, en donde la eliminación de AlCU desde la zona de reacción es continua.
4. Un método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la primera etapa se lleva a cabo a una temperatura por encima del punto de ebullición del AlCU.
5. Un método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la primera etapa se realiza a una temperatura superior a 200 °C.
6. Un método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la segunda etapa se lleva a cabo a una temperatura en el intervalo de 300 °C a 1000 °C.
7. Un método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende la etapa adicional de reciclar al menos parte del cloruro de aluminio formado y utilizar el cloruro de aluminio para producir TiCl4.
8. Un método de acuerdo con la reivindicación 7, en donde el cloruro de aluminio se usa para reducir el óxido de titanio para producir TiCU.
9. Un método de acuerdo con la reivindicación 8 , en donde el óxido de aluminio se produce por reducción de óxido de titanio, y el óxido de aluminio se electroliza para producir materia prima de aluminio para usar en el método de una cualquiera de las reivindicaciones anteriores.
10. Un método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el cloruro de aluminio se condensa lejos de la zona de reacción a una temperatura inferior a la de la zona de reacción.
11. Un método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el subcloruro de titanio que escapa de la zona de reacción se condensa a una temperatura diferente a la de la zona de reacción.
12. Un método de acuerdo con la reivindicación 11, que comprende la etapa adicional de devolver el subcloruro de titanio condensado a la zona de reacción.
13. Un método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que también comprende la etapa de introducir una fuente de uno o más elementos seleccionados del grupo que comprende cromo, niobio, vanadio, circonio, silicio, boro, molibdeno, tantalio y carbono, y los productos de dicho método incluyen compuestos de titanioaluminio que incluyen uno o más de estos elementos.
14. Un método de acuerdo con la reivindicación 13, en donde la fuente del o de los elementos puede ser un haluro metálico, un subhaluro, un elemento puro u otro compuesto que incluye el elemento.
15. Un método de acuerod con la reivindicación 13 o la reivindicación 14, en donde los productos también incluyen uno o más de un compuesto intermetálico, una aleación de titanio-(elemento seleccionado) y compuestos intermedios.
16. Un método de acuerdo con una cualquiera de la reivindicación 13 a la reivindicación 15, en donde la fuente incluye subcloruro de vanadio, y un producto de dicho método es una aleación o un complejo intermetálico que incluye titanio, aluminio y vanadio.
17. Un método de acuerdo con la reivindicación 16, que comprende las etapas de añadir la fuente en proporciones apropiadas y llevar a cabo el método para producir Ti-6Al-4V.
18. Un método de acuerdo con la reivindicación 13, en donde la fuente incluye subcloruro de circonio, y un producto del método es una aleación o un complejo intermetálico que incluye titanio, aluminio y circonio.
19. Un método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 13 a 15, en donde la fuente incluye haluro de niobio y haluro de cromo, y un producto de dicho método es una aleación o un complejo intermetálico que incluye titanio, aluminio, niobio y cromo.
20. Un método de acuerdo con la reivindicación 19, que comprende la etapa de añadir la fuente en proporciones apropiadas y llevar a cabo el método para producir Ti-48Al-2Nb-2Cr.
21. Un método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el aluminio se añade en forma de un polvo que tiene un tamaño de grano superior de menos de 50 micrómetros.
22. Un método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 20, en donde el aluminio está en forma de un polvo de un tamaño de grano superior de más de 50 micrómetros, y el método comprende la etapa de moler el polvo de aluminio y el subcloruro de titanio para reducir el tamaño de grano del polvo de aluminio en al menos una dimensión.
23. Un método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 20, en donde el aluminio está en forma de escamas que tienen un espesor en una dimensión de menos de 50 micrómetros.
24. Un método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el método se lleva a cabo en una atmósfera de gas inerte o al vacío.
25. Un método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 24, para la producción de un polvo de compuestos intermetálicos de titanio-aluminio, incluido al menos uno de T^Al, TiAl y TiAl3 , y aleaciones a base de intermetálicos de titanio-aluminio, en donde los materiales de partida para el método incluyen polvo de aluminio y cloruro de titanio.
26. Un método para producir compuestos de titanio-aluminio, que comprende una primera etapa de:
- calentar una cantidad de cloruro de titanio (TiCU) en un plasma de argón-hidrógeno, para producir subcloruro(s) de titanio;
y luego una segunda etapa de:
- mezclar aluminio con dicho(s) subcloruro(s) de titanio y calentar la mezcla resultante para producir compuestos de titanio-aluminio y AlCh.
27. Un método de acuerdo con la reivindicación 26, en donde el método es un método por etapas y en donde, en la segunda etapa, la mezcla de aluminio y subcloruro(s) de titanio se calienta a una temperatura por encima de 300 °C.
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