РАСПЛАВЫ

3 · 2019

УДК 669.018.28:669.721.5

ТЕРМИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССА ПОЛУЧЕНИЯ

МАГНИЕВЫХ ЛИГАТУР С ИТТРИЕМ И ЦИНКОМ

^aСанкт Петербургский горный университет,

Васильевский остров, 21 я линия, 2, Санкт Петербург, 199106 Россия

^bИнститут химии силикатов им. И.В. Гребенщикова Российской академии наук,

наб. Макарова, д. 2, Санкт Петербург, 199034 Россия

*e mail: savchenkov.tlc@bk.ru

Поступила в редакцию 06.09.2018

После доработки 05.10.2018

Принята к публикации 26.10.2018

С использованием термического анализа (ДТА) исследованы процессы, протека

ющие при взаимодействии расплавов фторида иттрия с фторидом натрия и хлори

дом калия, используемые в качестве флюса при металлотермическом синтезе лига

туры Mg-Y. Кроме того, для выявления закономерностей магниетермического вос

становления иттрия из солевой смеси проведены термические исследования

взаимодействия солевых систем фторидов иттрия и натрия и хлоридов калия и на

трия c магнием и цинком.

Ключевые слова: магниевая лигатура, лигатура магний-цинк-иттрий, термический

анализ, магниетермическое восстановление, синтез.

DOI: 10.1134/S0235010619030095

ВВЕДЕНИЕ

В последнее десятилетие интерес к магнию и сплавам на его основе значительно

увеличился [1-3]. Увеличение спроса обусловлено рядом факторов: развитие автомо

билестроения, авиастроения, ракетостроения и других сфер, где одним из основных

требований является получение облегченных деталей [4-6]. Известно, что примене

ние редкоземельных металлов в качестве легирующих добавок позволяет значительно

повысить прочность магниевых сплавов, в том числе при высоких температурах [7-11].

Например, легирование иттрием магниевых сплавов, содержащих неодим и цинк,

стабилизирует упрочняющую фазу широкого переменного состава на основе соедине

ния Mg₃Nd структурного типа BiF₃, при этом период кристаллической решетки фазы

уменьшается с повышением содержания цинка и иттрия в сплавах [12, 13].

Производство магниевых сплавов с высокими эксплуатационными характеристи

ками в значительной степени определяется типом используемых лигатур. Известно,

что редкоземельные металлы вводят в магниевые сплавы с помощью лигатур, которые

получают двумя основными способами: сплавление чистых компонентов и восстанов

ление легирующих элементов из соединений [14, 15]. Наибольший практический ин

терес представляет разработка технологии получения магниевых лигатур при восста

новлении редкоземельных металлов из их соединений. Известны двойные лигатуры с

редкоземельными металлами: Mg-Gd, Mg-Y, Mg-Nd и другие [16, 17], однако, стоит

отметить, что технологии получения двойных лигатур зачастую характеризуются вы

сокими температурами процесса, и, соответственно, высоким угаром редкоземельных

металлов и магния, поэтому в ряде случаев технологически более оправданно произ

водить трехкомпонентные лигатуры [18-21]. Кроме того, в ряде случаев добавление к

шихте дополнительного компонента способствует фазобразованию тройных интерме

таллических соединений, что приводит к повышению экзотермического эффекта в

208

С. А. Савченков, В. Ю. Бажин, В. Н. Бричкин, В. Л. Уголков

системе при металлотермическом восстановлении [22, 23]. В частности, введение

цинка в состав лигатуры магний-иттрий обеспечивает снижение температуры полу

чения лигатуры, а также продолжительность ее приготовления [24]. Применение

тройной лигатуры магний-цинк-иттрий может быть эффективно использовано при

производстве магниевых сплавов, содержащих цинк и иттрий, например, марок

МЛ 10, МЛ 19, а также в сплавах систем: Mg-Sn-Zn-Y, Mg-Gd-Y-Zn-Mn, Mg-Y-

Zn-Zr, Mg-Gd-Y-Zn и Mg-Y-Sm-Zn-Zr [25-27].

Выход металла, однородность полученных лигатур и их чистота зависят от температуры

плавления фторидов и хлоридов и наличия образования сложных соединений в системе, в

связи с этим целью данной работы было изучение закономерностей магниетермического

восстановления иттрия в присутствии цинка из фторидно хлоридной солевой смеси.

МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТА

Комплексный термический анализ проводился на установке STA 429 CD немецкой

фирмы NETZSCH в алундовых тиглях с крышками в потоке воздуха и в потоке аргона

при скоростях нагрева и охлаждения 10°С в мин (с использованием держателя тиглей

типа “TG + DTA” с термопарами типа “S” (Pt PtRh10)). При этом одновременно по

лучали кривые изменения массы - TG в “%” от исходной навески и кривые измене

ния DTA в “μV/mg”. Процентное отношению фторидов выбиралось исходя из эвтек

тического отношения системы NaF-YF_3.При проведении анализов с цинком, отно

шение Mg/Zn принято 2 : 1. Квалификация исходных солей: NaF, YF₃, KCl, NaCl “х. ч.”,

цинк гранулированный “ч. д. а.” и магний чушковой марки Мг98. Тепловые режимы

определялись в зависимости от температур плавления исходных компонентов - соле

вых плавов, магния и цинка и варьировались до 800°С. Перед нагреванием и после не

го образцы фотографировались с помощью микроскопа МПБ 2 при 24 кратном уве

личении непосредственно в тиглях.

Элементный анализ образцов проводили при помощи последовательного рентгено

флуоресцентного спектрометра XRF 1800 японской фирмы “Shimadzu”. Идентифи

кация фаз производилась с применением рентгеновского порошкового дифрактомет

ра XRD 6000 фирмы

“Shimadzu”, снабженного высокотемпературной камерой

НА1001 (CuK_α излучение, диапазон углов 2θ = 10°-80°, скорость съемки 2°/мин).

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

На рис. 1 представлены кривые температуры, ТГ и ДТА, полученные при двукрат

ном нагревании порошкообразной соли NaF-YF₃ в интервале температур от 40 до

750°С и охлаждении до 500°С со скоростью 10°С в минуту в динамическом потоке

воздуха.

При первом нагревании наблюдается эндотермический эффект с максимумом при

642.1°С, а при первом охлаждении виден единственный экзотермический эффект с

минимумом при 603.6°С. При нагревании солевой смеси интервал температур, при

котором наблюдается эндотермический эффект соответствует плавлению соединения

NaYF₄, при охлаждении, соответственно, происходит его кристаллизация. При вто

ром нагревании наблюдается эндотермический эффект с максимумом при 639.6°С, а

при втором охлаждении виден экзотермический эффект с минимумом при 604.8°С.

Различие температур первого и второго плавления связана с тем, что при первом плав

лении солевая смесь имеет меньшую площадь контакта с дном тигля, чем площадь

контакта расплава материала при втором плавлении, данное уточнение следует иметь

в виду в описании всех результатов. Расхождения в значениях температур плавления и

кристаллизации лежат в пределах погрешности их определения. На кривых изменения

массы значимых изменений массы не наблюдалось. Проведенный рентгенофазовый ана

лиз образца проплавленной солевой смеси NaF-YF₃ показал, что при плавлении фторида

натрия и трифторида иттрия происходит образование соединения NaYF₄.

Термические исследования процесса получения магниевых лигатур

209

Температура, °С

ТГ, %

ДТА, мкВ/мг

140

[1.1]

[1.3]

800

экзо

135

700

1.5

130

600

[1.4]

642.1°C

125

500

[1.4]

1.0

639.6°C

[1.2]

120

400

[1.2]

115

300

0.5

110

[1.1]

200

604.8°C

[1.3]

105

603.6°C

100

237.7°C

0.80%

[1.1]

[1.2]

[1.3]

[1.4]

100

120

140

160

Время, мин

Рис. 1. Кривые температуры, ТГ и ДТА порошкообразной пробы соли NaF-YF₃.

Температура, °С

ТГ, %

ДТА, мкВ/мг

140

800

[1.1]

[1.3]

экзо

1.5

135

700

130

600

1.0

125

637.8°C

500

637.7°C

[1.2]

[1.4]

120

400

575.2°C

532.9°C

0.5

534.8°C

115

574.1°C

300

[1.2]

[1.4]

110

200

[1.1]

[1.3]

105

649.1°C

100

[1.1]

647.8°C

[1.2]

[1.3]

[1.4]

100

120

140

160

Время, мин

Рис. 2. Кривые температуры, ТГ и ДТА порошкообразной пробы соли NaF-YF₃-KCl.

На рис. 2 представлены кривые температуры, ТГ и ДТА полученные при нагревании

порошкообразной пробы соли NaF-YF₃-KCl в интервале температур от 40 до 750°С и

охлаждении до 500°С со скоростью 10°С в мин в динамическом потоке воздуха.

210

С. А. Савченков, В. Ю. Бажин, В. Н. Бричкин, В. Л. Уголков

Рис. 3. Микрофотографии порошкообразной соли NaF-YF₃-KCl до (а) и после двукратного нагревания до

750°С (б) в потоке воздуха при 24 кратном увеличении.

При первом нагревании наблюдается два эндотермических эффекта с максимума

ми при 575.2 и 649.1°С, соответствующих температурам эвтектик NaF-YF₃-KCl и

NaF-YF₃[28, 29]. При кристаллизации на стадии первого охлаждения обнаружена два

экзотермических пика при 637.7 и 534.8°С, соответствующие кристаллизации соеди

нения NaYF₄ и выделению твердого раствора на основе KCl. На этапе второго нагрева

ния отмечаются два эндотермических пика плавления с максимумами при 574.1 и

647.8°С, что практически совпадает с первым нагреванием. При охлаждении реги

стрируются два экзотермических пика кристаллизации при 637.8 и 532.9°С, что также

совпадает с первым охлаждением. Проведенный рентгенофазовый анализ образца

проплавленной солевой смеси NaF-YF₃-KCl показал пики интенсивности, соответ

ствующие кристаллическим фазам NaYF₄ и KCl.

На рис. 3 представлены микрофотографии пробы порошкообразной соли NaF-

YF₃-KCl до (а) и после (б) двукратного нагревания до 750°С (б) в потоке воздуха при

24 кратном увеличении. По рисунку видно, что исходная порошкообразная смесь со

лей имеет слегка розоватую окраску, которая сохраняется после расплавления. Кроме

того, на снимке (б) видны белые кристаллы вдоль верхней стенки тигля, что может

свидетельствовать о неравномерном распределении солей по объему материала, а это

может указывать на то, что они плохо смешиваются даже при расплавлении.

Перед проведением синтеза лигатур было целесообразно провести термические ис

следования чушкового магния. На рис. 4 представлены кривые T, TГ и ДTA получен

ные при нагревании чушкового магния в интервале от 40 до 800°С и охлаждении до

500°С со скоростью 20°С в минуту в динамическом потоке аргона.

Из рисунка виден эндотермический эффект с максимумом 646.1°С, который соот

ветствует процессу плавления магния, на этапе охлаждения можем наблюдать экзо

термический пик с минимумом 643.2°С, соответствующий процессу кристаллизации

магния.

На следующем этапе, для выявления закономерностей магниетермического восста

новления иттрия из фторидно хлоридных расплавов, были проведены термические

исследования восстановления магнием иттрия из солевых смесей состава NaF-YF₃и

NaF-YF₃-KCl. На рис. 5 представлены кривые T, TГ и ДTA полученные при нагрева

нии чушкового магния и смеси солей NaF-YF₃в интервале от 40 до 800°С и охлажде

нии до 500°С со скоростью 20°С в мин в динамическом потоке аргона. При первом

212

С. А. Савченков, В. Ю. Бажин, В. Н. Бричкин, В. Л. Уголков

Температура, °С

ТГ, %

ДТА, мкВ/мг

140

800

экзо

[1.1]

[1.3]

135

2.5

700

[1.2]

[1.4]

130

2.0

600

[1.2]

125

1.5

500

[1.4]

642.2°C

643.6°C

120

1.0

400

648.1°C

648.6°C

115

0.5

300

110

[1.1]

200

[1.3]

105

647.8°C

-0.5

100

[1.1]

[1.2]

[1.3]

[1.4]

100

-1.0

100

120

Время, мин

Рис. 6. Кривые температуры, ТГ и ДТА полученные для чушкового магния и порошкообразной пробы соли

NaF-YF₃-KCl.

нагревании наблюдается эндотермический эффект с максимумом при 648.1°С, соот

ветствующий плавлению солевой смеси и чушкового магния, при кристаллизации на

стадии первого охлаждения обнаружен экзотермический пик при 643.8°С. На этапе

второго нагревания отмечается эндотермический пик плавления с максимумом при

645.5°С, а при охлаждении определяется один экзотермический пик кристаллизации

при 644.3°С. Полученные данные свидетельствуют о том, что процесс восстановления

иттрия в приведенной солевой смеси не протекает, о чем свидетельствует отсутствие

экзотермических пиков на этапе нагревания.

На рис. 6 представлены кривые T, TГ и ДTA, полученные при нагревании чушково

го магния и соли системы NaF-YF₃-KCl в интервале от 40 до 800°С и охлаждении до

500°С со скоростью 20°С в мин в динамическом потоке аргона. При первом нагрева

нии наблюдается эндотермический эффект с максимумом 633.1°С и эндотермический

эффект с максимумом 648.1°С, соответствующий плавлению солевой смеси и чушко

вого магния. При охлаждении обнаружен один эндотермический пик с максимумом

642.2°С, соответствующий пику кристаллизации магния и солевой смеси. На этапе

второго нагрева отмечаются те же эффекты, что и в первом случае: эндотермический

эффект с максимумом 637.7°С и экзотермический эффект с минимумом 643.6°С.

Как и в случае магниетермического восстановления иттрия из солевой смеси NaF-

YF₃ полученные данные свидетельствуют о том, что процесс восстановления иттрия в

приведенной солевой смеси не протекает. Форопыты по синтезу лигатур Mg Y (в дан

ной статье не рассматриваются) при температуре 660-800°С также показали низкое

извлечение иттрия в лигатуру.

Заключительным этапом данной работы было изучение влияния добавки цинка к

магнию при восстановлении иттрия из солевой смеси NaF-YF₃-KCl-NaCl. На рис. 7

представлены кривые T, TГ и ДTA, полученные при нагревании чушкового магния,

Термические исследования процесса получения магниевых лигатур

213

ДДТА, мкВ/мг/мин

ДТА, мкВ/мг

ТГ, %

экзо

110

-4.08%

2.0

1.19%

8.12%

100

1.5

-27.98%

1.0

ТГ

ДТА

ДДТА

849.7°C

0.5

[1.1]

585°C

[1.1]

656°C

427°C

841°C

-0.5

-1.0

412°C

536°C

634°C

700°C

–1

-1.5

440°C

431°C

–2

-2.0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

Температура, °С

Рис. 7. Кривые температуры, ТГ и ДТА полученные при нагревании чушкового магния, гранулированного

цинка и порошкообразной пробы соли NaF-YF₃-KCl-NaCl.

гранулированного цинка и соли системы NaF-YF₃-KCl-NaCl в интервале от 40 до

800°С и охлаждении до 500°С со скоростью 20°С в мин в динамическом потоке аргона.

Установлено, что начало плавления цинка (412°С), дающего эндотермический эф

фект с максимумом при 427°С, приводит к взаимодействию его со смесью солей и с

магнием, это взаимодействие дает экзотермический эффект с минимумом при 431 и

440°С, который прекращается при температуре 536°С. Начиная от этого значения

температуры происходит поглощение тепла при плавлении солей с максимумом при

585°С, а при 623°С проявляется еще один пик, характеризующий плавление эвтекти

ки KCl-NaCl в присутствие фторидов NaF-YF₃. Эндотермический эффект с макси

мумом при 656°С соответствует плавлению магния. Отмечено, что в интервале темпе

ратур от 600 до 710°С явно регистрируется один экзотермический пик при 634°С. Ве

роятнее всего, экзотермический пик с минимумом при 634°С соответствует процессу

восстановления иттрия из соединения NaYF₄ магниево цинковым расплавом. При

этом установлено, что экзотермический эффект реакции подавляет эндотермические

эффекты плавления эвтектики KCl-NaCl при 623°С. Потери массы в диапазоне тем

ператур 80-120°С можно объяснить выгоранием органических примесей, а также ис

парением влаги из солевой смеси. Значительные потери массы при температуре 720-

850°С связаны с угаром магния и цинка.

На рис. 8 представлены микрофотографии магния, цинка и порошкообразной про

бы соли NaF-YF₃-KCl-NaCl до (а) и после (б) двукратного нагревания до 800°С (б).

Из рисунка видно, что после нагрева получен слиток лигатуры в расплаве солей.

Проведенный рентгенофазовый анализ образца слитка показал, наличие интерметал

лидной фазы Mg₃YZn₆, что согласуется с термодинамическим описанием системы

Mg-Zn-Y, представленным в статье [30]. В результате последующих эксперименталь

214

С. А. Савченков, В. Ю. Бажин, В. Н. Бричкин, В. Л. Уголков

Рис. 8. Микрофотографии магния, цинка и порошкообразной соли NaF-YF₃-KCl-NaCl до (а) и после (б)

двукратного нагревания до 750°С (б) в потоке воздуха при 24 кратном увеличении.

ных исследований процесса получения лигатур Mg-Zn-Y, произведены образцы ли

гатуры с содержанием иттрия от 10 до 25 мас. %, при этом извлечение иттрия из фто

ридно хлоридных расплавов достигло 98%.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате дифференциально термического анализа (ДТА) определены темпера

туры эндотермических превращений при взаимодействии солевой смеси NaF-YF₃,

NaF-YF₃-KCl с магнием, а также солевой смеси NaF-YF₃-KCl-NaCl и сплава

Mg⎯Zn. Установлены значения температур экзотермических эффектов восстановле

ния соединения иттрия сплавом магний-цинк.

Определены этапы протекающих процессов при восстановлении соединений ит

трия. При плавлении солевой смеси NaF-YF₃происходит образование соединения

NaYF₄, из которого протекает магниетермическое восстановление иттрия с образова

нием лигатуры состава Mg-Zn-Y.

Установлено, что добавка цинка к шихте способствует повышению экзотермиче

ского эффекта в системе, это явление может быть вызвано образованием интерметал

лического соединения Mg₃YZn₆.

Полученные экспериментальные данные являются предпосылкой для разработки

промышленной технологии производства тройных РЗМ содержащих лигатур на ос

нове магния для использования в цветной и черной металлургии.

Работа проведена при финансовой поддержке Министерства образования и науки Рос

сийской Федерации (регистрационный номер проекта 11.4098.2017/ПЧ от 01.01.2017).

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. К а р и м о в а С . А . , Д у ю н о в а В . А . , К о з л о в И . А . Конверсионное покрытие

для жаропрочного литейного магниевого сплава МЛ10 // Литейщик России. 2012. № 2. С. 26-29.

2. М у х и н а И . Ю . , Д у ю н о в а В . А . , Ур и д и я З . П . Перспективные литейные

магниевые сплавы // Литейное производство. 2013. № 5. С. 2-5.

3. К а б л о в Е . Н . , В о л к о в а Е . Ф . , Ф и л о н о в а Е . В . Влияние РЗЭ на фазовый

состав и свойства нового жаропрочного магниевого сплава системы Mg-Zn-Zr-РЗЭ // Ме

талловедение и термическая обработка металлов. 2017. № 7. С. 19-26.

Термические исследования процесса получения магниевых лигатур

215

4. J i a n g S . , C a i S . , Z h a n g F. , X u P. , L i n g R . , L i Y. , J i a n g Y. , X u G .

Synthesis and characterization of magnesium phytic acid/apatite composite coating on AZ31 Mg alloy

by microwave assisted treatment // Materials Science and Engineering. 2018. 91. P. 218-227.

5. S e e t h a r a m a n R . , L a v a n y a B . , N i h a r i k a N . , T h y a g a r a j a n P. Develop

ment and Performance Validation of Engine oil Pump for Passenger Cars Using Magnesium Alloy //

Materialstoday: Proceedings. 2017. 4. № 6. P. 6743-6749.

6. К а в а л л а Р. , Б а ж и н В . Ю . Изотропность свойств листовых заготовок из магние

вых сплавов // Записки Горного института. 2016. 222. С. 828-832.

7. X u X . , C h e n X . , D u W. , G e n g Y. , Pa n F. Effect of Nd on microstructure and

mechanical properties of as extruded Mg-Y-Zr-Nd alloy // J. Materials Science & Technology.

2017. 33. № 9. P. 926-934.

8. L i u X . , Z h a n g Z h . , L e Q . , B a o L . Effects of Nd/Gd value on the microstructures

and mechanical properties of Mg-Gd-Y-Nd-Zr alloys // J. Magnesium and Alloys. 2016. 4. № 3.

P. 214-219.

9. Р о х л и н Л . Л . Исследования магниевых и алюминиевых сплавов, содержащих редко

земельные металлы, в Институте металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова РАН //

Цветные металлы. 2011. № 5. С. 74-77.

10. J i a G . , G u o E . , Wa n g , L . F e n g Y i . , C h e n Y. Evolution of phase morpholo

gies, compositions, structures of Mg-Y-Nd system with Sm addition // Results in Physics. 2018. 11.

P. 152-157.

11. F e n g Y. , Z h u S h . , Wa n g L . , C h a n g L . , H o u Y. , G u a n S h . Fabrication

and characterization of biodegradable Mg-Zn-Y-Nd-Ag alloy: Microstructure, mechanical proper

ties, corrosion behavior and antibacterial activities // Bioactive Materials. 2018. 3. № 3. P. 225-235.

12. В о л к о в а Е . Ф . , А н т и п о в В . В . Магниевые деформируемые сплавы // Все мате

риалы. Энциклопедический справочник. 2012. № 5. С. 20-26.

13. Л а ш к о Н . Ф . , М о р о з о в а Г. И . , Н е ф е д о в а Л . П . , Н и к о л ь с к а я Е . М .

Фазовый состав неравновесных сплавов на основе магния, содержащих иттрий // 1975. Ме

таллы. № 6. С. 56-62.

14. Б е л к и н Г. И . Производство магний циркониевых лигатур и сплавов // М: ЗАО Ме

таллургиздат. 2001. 146 с.

15. К о с о в Я . И . , Б а ж и н В . Ю . Синтез лигатуры алюминий эрбий из хлоридно фто

ридных расплавов // Расплавы. 2018. № 1. C. 14-28.

16. We i G . , Pe n g X . , L i J . , X i e W. , We i Q . Structure Heredity Effect of Mg-10Y

Master Alloy in AZ31 Magnesium Alloy // Rare Metal Materials and Engineering. 2013. 42. № 10.

P. 2009-2013.

17. S u n M . , H u X . , Pe n g L . , F u P. , D i n g W. , Pe n g Y. On the production of

Mg-Nd master alloy from NdFeB magnet scraps // Journal of Materials Processing Technology. 2015.

218. P. 57-61.

18. Pe n g X . , L i J . , X i e S . , We i G . , Ya n g Y. Effects of Different State Mg-5Sr-10Y

Master Alloys on the Microstructure Refinement of AZ31 Magnesium Alloy // Rare Metal Materials

and Engineering. 2013. 42. № 12. P. 2421-2426.

19. L i Y. , H u a n g X . , F u Q . , L i u G . , L i H . , L i u Y. Effects of the Grain Refiner

Mg-Al-C Master Alloy on the Low Cycle Fatigue Life of AZ91D Magnesium Alloy // Procedia En

gineering. 2012. 27. P. 1808-1816.

20. П о п о в а Э . А . , К о т е н к о в П . В . Влияние состава лигатуры Al-Zr-Y на эффект

модифицирования сплава Al-4% Cu // Расплавы. 2016. № 2. С. 185-192.

21. П о п о в а Э . А . , К о т е н к о в П . В . , Ш у б и н А . Б . , П а с т у х о в Э . А . Опыт

ные лигатуры Al-Sc-Y, Al-Zr-Y для модифицирования и легирования алюминиевых сплавов //

Расплавы. 2015. № 2. С. 53-59.

22. О с и н к и н а Т. В . , К р а с и к о в С . А . , Ж и л и н а Е . М . , А г а ф о н о в С . Н . ,

Ведмидь Л.Б., Жидовинова С.В. Влияние ниобия и тантала на особенности фазо

образования при металлотермическом взаимодействии алюминия с диоксидом титана // Рас

плавы. 2018. № 5. C. 553-560.

23. Ж и л и н а Е . М . , К р а с и к о в С . А . , А г а ф о н о в С . Н . Расчет активности тита

на и циркония в алюмокальциевом оксидном расплаве // Расплавы. 2016. № 4. С. 300-306.

216

С. А. Савченков, В. Ю. Бажин, В. Н. Бричкин, В. Л. Уголков

24. С а в ч е н к о в С . А . , Б а ж и н В . Ю . Синтез магниевых лигатур во фторидно хло

ридных расплавах // Вестник Иркутского государственного технического университета. 2018.

22. № 5. С. 214-224.

25. Ye L ., L iu Y., Z hao D .S., Z huang Y.L ., G ao S.B ., L iu X .Q ., Z hou J.P. ,

Gui J.N., Wang J.B. Effects of Sn on the microstructure and mechanical properties of a hot

extruded Mg-Zn-Y-Sn alloy // Materials Science and Engineering. 2018. 724. P. 121-130.

26. Z h a n g R . , Wa n g J . , H u a n g S . , L i u S h . , Pa n F. Substitution of Ni for Zn on

microstructure and mechanical properties of Mg-Gd-Y-Zn-Mn alloy // J. Magnesium and Alloys.

2017. 5. № 3. P. 355-361.

27. X i a X . , C h e n Q . , H u a n g S h . , L i n J . , H u C h . , Z h a o Z . Hot deformation

behavior of extruded Mg-Zn-Y-Zr alloy // J. Alloys and Compounds. 2015. 644. P. 308-316.

28. В е рди ев Н .Н ., А рбухан ова П .А ., А лхасов А .Б ., М агом едбеков У. Г. ,

В е р д и е в а З . Н . , И с к е н д е р о в Э . Г. Система LiF-NaF-KCl // Известия вузов. Химия

и химическая технология. 2016. 59. № 5. С. 37-40.

29. К о с о в Я . И . , Б а ж и н В . Ю . , П о в а р о в В . Г. Взаимодействие фторида эрбия с

хлоридно фторидными расплавами щелочных металлов при синтезе лигатуры Al-Er // Элек

трометаллургия. 2017. № 10. С. 20-27.

30. Z h u A r t h u r Z h . , Pe l t o n D . Thermodynamic modeling of the Y-Mg-Zn, Gd-Mg-

Zn, Tb-Mg-Zn, Dy-Mg-Zn, Ho-Mg-Zn, Er-Mg-Zn, Tm-Mg-Zn and Lu-Mg Zn systems //

J. Alloys and Compounds. 2015. 652. P. 426-443.

Thermal Researches of the Process of Obtaining Magnesium Master Alloy

with Ittrium and Zinc

S. А. Savchenkov¹, V. Yu. Bazhin¹, V. N. Brichkin¹, V. L. Ugolkov²

¹St. Petersburg Mining University, Vasilyevsky Island, 21st line, 2, St. Petersburg, 199106 Russia

²I.V. Grebenshchikov Institute of Silicate Chemistry of the Russian Academy of Sciences,

nab. Makarova, 2, St. Petersburg, 199034 Russia

Using thermal analysis (DTA), processes occurring during the interaction of yttrium flu

oride melts with sodium fluoride and potassium chloride, used as a flux in the metallother

mic synthesis of the Mg-Y master alloy, were investigated. In addition, to identify patterns

of magnesium thermal reduction of yttrium from the salt mixture, thermal studies of the in

teraction of yttrium and sodium fluoride salt systems and potassium and sodium chlorides

with magnesium and zinc were carried out.

Keywords: magnesium master alloy, master alloy magnesium-zinc-yttrium, thermal analy

sis, magnesium thermal reduction, synthesis

REFERENCES

1. Karimova S.A., Duyunova V.A., Kozlov I.A. Conversion coating for heat resistant foundry mag

nesium alloy ML10 [Konversionnoye pokrytiye dlya zharoprochnogo liteynogo magniyevogo splava

ML10] // Liteyshchik Rossii. 2012. № 2. Р. 26-29. [In Rus.].

2. Muhina I.Yu., Duyunova V.A., Uridiya Z.P. Promising casting magnesium alloys [Perspektivnye

litejnye magnievye splavy] // Liteynoye proizvodstvo. 2013. № 5. P. 2-5. [In Rus.].

3. Kablov E.N., Volkova E.F., Filonova E.V. The effect of REE on the phase composition and

properties of the new high temperature magnesium alloy of the Mg-Zn-Zr-REE system [Vliyanie

REE na fazovyj sostav i svojstva novogo zharoprochnogo magnievogo splava sistemy Mg-Zn-Zr-REE] //

Metallovedeniye i termicheskaya obrabotka metallov. 2017. № 7. P. 19-26. [In Rus.].

4. Jiang S., Cai S., Zhang F., Xu P., Ling R., Li Y., Jiang Y., Xu G. Synthesis and characterization

of magnesium phytic acid/apatite composite coating on AZ31 Mg alloy by microwave assisted treat

ment // Materials Science and Engineering. 2018. 91. P. 218-227.

5. Seetharaman R., Lavanya B., Niharika N., Thyagarajan P. Development and performance vali

dation of engine oil pump for passenger cars using magnesium alloy // Materialstoday: Proceedings.

2017. 4. № 6. P. 6743-6749.

Термические исследования процесса получения магниевых лигатур

217

6. Kavalla R., Bazhin V.Yu. Isotropy of properties of magnesium alloy blanks [Izotropnost’ svojstv

listovyh zagotovok iz magnievyh splavov] // Zapiski Gornogo instituta. 2016. 222. P. 828-832 [In Rus.].

7. Xu X., Chen X., Du W., Geng Y., Pan F. Effect of Nd on microstructure and mechanical proper

ties of as extruded Mg-Y-Zr-Nd alloy // J. Materials Science & Technology. 2017. 33. № 9. P. 926-

934.

8. Liu X., Zhang Zh., Le Q., Bao L. Effects of Nd/Gd value on the microstructures and mechani

cal properties of Mg-Gd-Y-Nd-Zr alloys // J. Magnesium and Alloys. 2016. 4. № 3. P. 214-219.

9. Rohlin L.L. Studies of magnesium and aluminum alloys containing rare earth metals at the In

stitute of Metallurgy and Materials Science [Issledovaniya magnievyh i alyuminievyh splavov,

soderzhashchih redkozemel’nye metally, v Institute metallurgii i materialovedeniya] // Tsvetnyye metally.

2011. № 5. P. 74-77 [In Rus.].

10. Jia G., Guo E., Wang L., Feng Yi., Chen Y. Evolution of phase morphologies, compositions,

structures of Mg-Y-Nd system with Sm addition // Results in Physics. 2018. 11. P. 152-157.

11. Feng Y., Zhu Sh., Wang L., Chang L., Hou Y., Guan Sh. Fabrication and characterization of

biodegradable Mg-Zn-Y-Nd-Ag alloy: Microstructure, mechanical properties, corrosion behavior

and antibacterial activities // Bioactive Materials. 2018. 3. № 3. P. 225-235.

12. Volkova E.F., Antipov V.V. Magnesium wrought alloys [Magnievye deformiruemye splavy] // Vse

materialy. Encyclopedic reference. 2012. № 5. P. 20-26 [In Rus.].

13. Lashko N.F., Morozova G.I., Nefedova L.P., Nikol’skaya E.M. Phase composition of non

equilibrium magnesium based alloys containing yttrium [Fazovyj sostav neravnovesnyh splavov na os

nove magniya, soderzhashchih ittrij] // Metally. 1975. № 6. P. 56-62.

14. Belkin G.I. Production of magnesium zirconium alloys and alloys [Proizvodstvo magnij cirko

nievyh ligatur i splavov] // M: ZAO Metallurgizdat. 2001. 146 p. [In Rus.].

15. Kosov Ya.I., Bazhin V.Yu. Synthesis of aluminum erbium master alloy from chloride fluoride

melts [Sintez ligatury alyuminij ehrbij iz hloridno ftoridnyh rasplavov] // Rasplavy. 2018. № 1. P. 14-

28. [In Rus.].

16. Wei G., Peng X., Li J., Xie W., Wei Q.. Structure Heredity Effect of Mg 10Y Master Alloy in

AZ31 Magnesium Alloy // Rare Metal Materials and Engineering. 2013. 42. № 10. P. 2009-2013.

17. Sun M., Hu X., Peng L., Fu P., Ding W., Peng Y. On the production of Mg-Nd master alloy

from NdFeB magnet scraps // J. Materials Processing Technology. 2015. 218. P. 57-61.

18. Peng X., Li J., Xie S., Wei G., Yang Y. Effects of Different State Mg 5Sr 10Y Master Alloys on

the Microstructure Refinement of AZ31 Magnesium Alloy // Rare Metal Materials and Engineering.

2013. 42. № 12. P. 2421-2426.

19. Li Y., Huang X., Fu Q., Liu G., Li H., Liu Y. Effects of the Grain Refiner Mg-Al-C Master

Alloy on the Low Cycle Fatigue Life of AZ91D Magnesium Alloy // Procedia Engineering. 2012. 27.

P. 1808-1816.

21. Popova Eh.A., Kotenkov P.V., Shubin A.B., Pastuhov Eh.A. Experimental master alloys Al Sc

Y, Al-Zr-Y for modifying and doping aluminum alloys [Opytnye ligatury Al Sc Y, Al Zr Y dlya modi

ficirovaniya i legirovaniya alyuminievyh splavov] // Rasplavy. 2015. № 2. P. 53-59 [In Rus.].

22. Osinkina T.V., Krasikov S.A., Zhilina E.M., Agafonov S.N., Vedmid’ L.B., Zhidovinova S.V.

Effect of niobium and tantalum on the features of phase formation during the metallothermic interac

tion of aluminum with titanium dioxide [Vliyanie niobiya i tantala na osobennosti fazoobrazovaniya pri

metallotermicheskom vzaimodejstvii alyuminiya s dioksidom titana] // Rasplavy. 2018. № 5. P. 553-560

[In Rus.].

23. Zhilina E.M., Krasikov S.A., Agafonov S.N. The calculation of the activity of titanium and zir

conium in alumo calcium oxide melt [Raschet aktivnosti titana i cirkoniya v alyumokal’cievom oksidn

om rasplave] // Rasplavy. 2016. № 4. P. 300-306 [In Rus.].

24. Savchenkov S.A., Bazhin V.Yu. Synthesis of magnesium master alloys in fluoride chloride

melts [Sintez magnievyh ligatur vo ftoridno hloridnyh rasplavah] // Bulletin of the Irkutsk State Techni

cal University. № 5. 22. 2018. P. 214-224 [In Rus.].

25. Ye L., Liu Y., Zhao D.S., Zhuang Y.L., Gao S.B., Liu X.Q., Zhou J.P., Gui J.N., Wang J.B. Ef

fects of Sn on the microstructure and mechanical properties of a hot extruded Mg-Zn-Y-Sn alloy //

Materials Science and Engineering. 2018. 724. P. 121-130.

26. Zhang R., Wang J., Huang S., Liu Sh., Pan F. Substitution of Ni for Zn on microstructure and

mechanical properties of Mg-Gd-Y-Zn-Mn alloy // J. Magnesium and Alloys. 2017. 5. № 3.

P. 355-361.