PHYSIC AND CHEMICAL PROPERTIES OF ALLOYED METALLURGICAL WASTE AS A SECONDARY RESOURCE-SAVING SUBSTANCE

  • Vasyl Pavlov PJSC «Institute of Titanium»
  • Viktor Skachkov Zaporozhe national university
  • Taras Yanko PJSC «Institute of Titanium»
Keywords: strongy activated titanium, hydrogenation, titanium hydride, formation stages, temperature of the beginning, time of hydrogenation

Abstract

The hydrogenation process is released in three stages on spongy titanium grade TG-100 with a particle size in the range from 2 to 5 mm. At the first stage, the hydrogenation process was carried out on the starting material – spongy titanium with particle sizes of –12 + 5 and –30 + 10 mm. At the second stage of hydrogenation, mechanically activated TG-100 was used. At the third stage of hydrogenation, a mixture of mechanically activated TG-100 with titanium hydride was used. In the process of titanium hydride formation four main stages are defined: physical adsorption of hydrogen molecules on the metal surface; dissociation of hydrogen molecules on active centers of the metal surface; diffusion of hydrogen atoms into the surface layer of the metal and the ordered placement of hydrogen in the voids of the metal matrix with the formation of a hydride (β-phase). It was found that the temperature of the beginning of active absorption of hydrogen for the initial TG-100 is 693 K, for mechanically activated titanium spongy – 573 K, and for mechanochemically activated material – 503 K. The total hydrogenation time of the initial TG-100 was 1380 minutes, for mechanically activated – 1140 minutes and for mechanochemically activated – 780 minutes. The mechanochemical activation of titanium sponge made it allows to fulfil the duration of the hydrogenation process by almost 46 %. In this case, the mass fraction of hydrogen in titanium hydride ranged from 3.63 % to 3.84 % by mass, the maximum process temperature was set in the range from 590 °C to 645 °C, and the time to reach the maximum temperature was from 120 minutes to 240 minutes. The yield of titanium hydride before reaching the maximum temperature was 35.4 % for the initial TG-100, 50.0 % for mechanically activated, and 59.4 % for mechanochemically activated.

References

1. Ивасишин О.М., Саввакин Д.Г., Бондарева К.А. Производство титановых сплавов и деталей экономичным методом порошковой металлургии для широкомасштабного промышленного применения. Наука та іновації. 2005. № 2, С. 44–57.
2. Froes F., Eylon H.D. Bomberger H.B. Powder metallurgy of titanium alloys – a review. In: Titanium Technology: Present Status and Future Trends, Titanium Development Assosiation, 1985. Рp. 49–59.
3. Abkowitz S.M., Abkowitz S.M., Weihrauch P.F., Wells M.G.H. Low cost PM manufacture of titanium alloy components for fatique critical application In: PM in Aerospace, Defense and Demanding Applications, Metal Powder Industries Federation, Princeton, NJ, 1993. Р. 241.
4. Moxson V.S., Senkov O.N., Froes F.H. Production and applications of low cost titanium powder products. The International Journal of Powder Metallurgy. 1998. Vol. 34(5). Pp. 45–53.
5. Вербицкий В.Н., Митрохин С.В. Гидриды интерметаллических соединений – синтез, свойства и применение для аккумулирования водорода. Водородная энергетика и транспорт. Хранение водорода. Альтернативная энергетика и экология. 2005. № 10(30). С. 41–61.
6. Устинов В.С., Олесов Ю.Г., Дрозденко В.А. Порошковая металлургия титана. Москва : Металлургия, 1981. 248 с.
7. Болдырев В.В. Механохимия и механическая активация твердых веществ. Успехи химии. 2006. № 75(3). С. 203–216.
8. Патент № 488 Республика Казахстан, С 01В 6/00 (09.1993). Способ получения гидрида титана. В.З. Тарасенко, Д.Б. Жакибаев, Н.А. Байтенов. № 1723759 (SU); заявл. 16.01.1990; опубл. 15.03.1994.
9. Патент № 2494837 Российская федерация: МПК В 22F 1/00. Способ термического разложения гидридов переходных металлов. М.Б. Макаров, В.И. Капитонов, В.В. Ершов, С.М. Валеев, С.В. Баранов, С.И. Ровный; патентообладатель ФГУП «Производственное объединение «Маяк». № 2002108984/02, 08.04.2002; опубл. 10.11.2003.
10. Патент № 2494837 Российская федерация: МПК В 22F 9/00. Способ очистки порошка титана от примеси кислорода. А.Ю. Постников, П.Г. Бережко, А.А. Потехин, А.И Тарасова; патентообладатель Государственная корпорация по атомной энергии «Росатом», Федеральное государственное унитарное предприятие «Российский Федеральный центр – Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физики» ФГУП «РФЯЦ-ВНИИЭФ». № 2012103160/02, 30.01. 2012; опубл. 10.10.2013.
11. Івасишин О.М., Бондарчук О.Б., Гуменяк М.М. Поверхневі явища при нагріванні порошку гідриду титану. Фізика і хімія твердого тіла. 2011. Т. 12. № 4. С. 900–907.
12. Черняева Е.В., Хаймович П.А., Полянский А.М. Влияние барокриодеформирования на содержание водорода и акустическую эмиссию в техническом титане ВТ1-0. Журнал технической физики. 2011. Т. 81. Вып. 4. С. 131–134.
13. Нарушин Г.А., Щербина А.А., Яценко А.П. Исследование эксплуатационных характеристик зубчатых накладок дробилок типа ДГТ. Металлургия. Научные труды Запорожской инженерной академии. РИО ЗГИА, 2002. Вып. 6. С. 106–109.
14. Колобов Г.А., Павлов В.В., Овчинников А.В. Технологические аспекты некоторых путей снижения стоимости титановой продукции. Титан. 2013. № 3. С. 39–44.
15. Иванов Д.О., Аксенов А.А., Рупасов С.И. Влияние механического активирования на синтез гидрида титана из стружковых отходов сплава ВТ 1-0. Цветные металлы. 2007. № 12. С. 74–78.
16. Ливанов В.А., Буханова А.А., Колачев Б.А. Водород в титане. Москва : Металлургия, 1962. 236 с.
17. Коган Я.Д. Колачев Б.А., Левинский Ю.В. Константы взаимодействия металлов с газами: справочник. Москва : Металлургия, 1987. 367 с.
18. Воробьев Б.Я., Олесов Ю.Г., Дрозденко В.А. Производство изделий из титановых порошков. Киев : Техніка, 1976. 176 с.
19. Рубцов А.Н., Олесов Ю.Г., Антонова М.М. Гидрирование титановых материалов. Киев : Наукова думка, 1971. 127 с.
Published
2021-07-22
How to Cite
Pavlov, V., Skachkov, V., & Yanko, T. (2021). PHYSIC AND CHEMICAL PROPERTIES OF ALLOYED METALLURGICAL WASTE AS A SECONDARY RESOURCE-SAVING SUBSTANCE. Scientific Journal "Metallurgy", (1), 38-44. https://doi.org/10.26661/2071-3789-2021-1-05

Most read articles by the same author(s)