专利名称：用于由前体卤化物制备产物的空化方法
技术领域：
本发明涉及在基本环境温度下采用空化处理在无水液体介质 中由氢化物前体制备金属、金属合金和化合物、陶瓷材料、以及金属基 质陶瓷复合材料。通过空化可将适合的碱金属或碱土金属分散在所述液 体介质中以还原前体卣化物。例如，可以制备钛、钛合金和钛化合物、 4白合金和过渡金属硅化物。在示例性实例中，实践涉及将氯化钛或将氯 化钛与其它前体卣化物的混合物添加到空化的含还原剂材料的液体中， 以制备金属钛、或钛合金或钛化合物。
背景技术：
钛及其金属合金是目前制备起来相对昂贵的材料。钛合金能 以诸如铸件、锻件和板材的形式用于制备制品。可以配制钛基材料来提 供良好强度性能与较轻重量的结合。例如，钛合金被用于制造飞机。由 于与具有可竟争性能的铁合金和铝合金相比钛的成本问题，所以钛合金
在机动车辆中的使用受到了限制。
二氧化钛(往往是金红石晶形的)被在:i化床反应器中在焦炭(碳)的存在
下氯化以制造四氯化钛(TiCl4),其为在室温下易挥发的液体。传统上， 金属钛是以分批工艺用钠或镁金属高温还原四氯化钛(TiCl4)制造的。纯 的金属钛(99.9o/o)最先是由Matthew A. Hunter在1910年通过在钢瓶中于 700-800。C加热钠和TiCU而制备的。用于工业规模制造金属钛的第 一种 且仍最广泛采用的工艺为Kroll工艺。在Kroll工艺中，800°C-900°C的镁 被用作TiCU蒸气的还原剂，并作为副产物产生氯化镁。这两种工艺都生 成海绵钛且都需要反复的非常耗能的真空电弧再熔步骤来提纯钛。当合 金化组分能以承受与四氯化钛蒸气进行的钠或镁还原反应的适合氯化 物盐(或其它适合的囟化物盐)形式引入时，这些工艺可被用于同时生产 钛和一或多种另外的金属(合金)。.这些高温且耗能的工艺产出优质的钛 金属和金属合金，但如上所述，对于许多应用例如在机动车零件中的应 用来说，这些钛材料过于昂贵。
Armstrong/ITP工艺同样在金属的制造中使用碱金属或碱土金 属来还原金属卣化物。Armstrong工艺可以在较低的温度运行，且可以作 为连续过程操作以制造金属或金属合金(如钛或钛合金)粉末。但是，金 属的预计成本仍然很高，对于许多机动车应用来说仍然过高。需要更低成本的工艺来制造钛以及钛合金和钛化合物。如果 能够提供适用于其它金属及其合金和化合物的低成本的工艺，将是特别 有益的。
发明内容
通过在接近环境温度和接近大气压力下在液体反应介质中用 还原剂金属还原卣化钛(例如，四氯化钛)，可以制备金属钛(作为例子)。 采用适当的空化(cavitation)操作，例如声化学处理或高剪切混合，来 辅助前体卣化物在反应介质中的还原。所述工艺还可用于同时还原卣化 钛和其它前体囟化物以制造钛合金或钛化合物、或者钛金属基质复合材 料。此外，根据所选的前体卣化物或前体卣化物组合，所述工艺可用于 制造许多形式的众多其它材料。所述反应介质为无水的、适当低蒸气压的液体，且其与所述 前体卣化物或所述还原剂金属没有反应性。适合的反应介质材料的例子 有无水液态烃如萘烷、1,2,3,4-四氬化萘、癸烷、十二烷和十六烷。适合 的反应介质材料的例子还有液态含硅油类，如聚二甲基硅烷，和室温离 子液体。所述液体介质可用干燥且基本上无氧无水的惰性气体如氦气或 氩气灌注或覆盖以在处理过程中提供惰性气氛。用于所述前体卣化物的所迷还原剂适合地为 一或多种碱金属 或碱土金属如锂、钠、钾、铷、铯、镁、4丐和钡。优选的还原剂是能在 接近环境温度通过向所述液体施加超声振动作为胶体分散在所述液体 介质中的反应物的低熔点混合物。例如，钠和钾的J氐共熔混合物如 Nao.22Ko.78和Nao.44Ko.56在大约室温为液体，且是前体卤化物的有效还原 剂。然后将一或多种前体卣化物，如四氯化钛，添加到所述具有分散的 还原剂的反应介质中，并被还原成预定的产物。当前体卣化物包含卣化 钛时，产物可以，例如，为金属钛、钛与其它金属的混合物、或含钛的 合金、或钛化合物。该工艺采用空化处理(优选地声化学操作)来将还原剂材料分
6散在液体介质中和促进前体卣化物的还原。使用在液体中产生频率通常 大于约20千赫的声波的能量转换器，对含有所述液体介质的适合容器施 以超声波振动。声能导致在所述液体之内微小气泡反复形成、生长和破 裂，从而形成极高温度和压力的局部中心，对主体液体产生极快的冷却 速率。优选地所述液体介质在处理温度具有较低的蒸气压，由此该介质 几乎不会向空化气泡中的高温区提供蒸气。同时，惰性气体向液体中的 引入促进了由在所述气泡内在高温下不具有反应性的小原子形成空化
气泡(cavitation bubble )。此空化处理首先将还原剂金属分散在烃液体中，然后在前体
卣化物与所述液体发生接触时促进还原金属与前体卣化物的反应。根据 卣化物起始材料的组成，被还原的卣化物产生金属、金属合金、金属化 合物、或金属基质陶瓷复合材料等等的颗粒(当然，当前体卤化物为，或 包含，非金属如四氯化碳或四氯化硅时，产物可为非金属)。还原性介质
(reducing medium )中的金属内容物被氧化成相应的石咸金属或碱土金属 卣化物盐。反应通常进行数分钟到数小时，且通常提供基本定量产率的 所述被处理卣化物的金属组分。由此，举例来说，四氯化钛液体被通入含细分散的Nao.22Ko.78 的十六烷中，产物为钛金属、氯化钠和氯化钾。从所述反应介质中分离固体，并从所述金属产物(或其它预定 产物)中分离所述盐。液体介质的温度从环境起始温度多少升高了 一些， 但通常只升高到约60 。C到约100。C的温度。所述反应可以分批或连续地 进行。使用例如含钛卣化物蒸气的此工艺的产物的例子包括金属 钛、钛与用于形成合金的其它金属如铝和/或钒的混合物、以及钛化合物 如硅化钛(TiSi2)。也可制造其它金属如铂和锆以及它们的合金和化合物。 在所述工艺中，还可使用非金属面化物前体如四氯化石友或四氯化;圭。产 物最初往往是作为极小颗粒制造的。产物往往是非晶态的或者是极小晶 体尺寸的。此实践对于制造例如金属、金属合金和金属化合物、金属间 化合物、以及金属基质陶瓷复合材料等的显著优点在于所述工艺可以在 接近环境温度的温度并以较低的能耗进行。
图1是本发明的实施方案在应用于开始以四氯化钛作为卣化
物前体制造钛金属的流程图。图2是，
氯化钛的装置示意图
具体实施例方式本发明利用声化学来促进前体卣化物还原成有用产物如金 属、金属合金、化合物、陶资、混合物以及金属基质陶瓷复合材料。在 进行声化学操作时，液体被施以高强度的声音或超声(声音频率高于二十 千赫，超出人类听力范围)。液体被容纳在适合的容器内，而所述容器被 一或多个超声波能量转换器等驱动。每个能量转换器将高于二十千赫的 交流电能转换成几乎相同频率的机械振动。所述能量转换器通常利用磁 致伸缩或压电材料来将交流电转换成机械振动。当施加适合强度的超声波振动时，能量被通过容器壁传递给 液体。超声能量导致在所述液体之内微小的空化气泡反复形成、生长和 破裂，形成极高温度和压力的局部中心，对主体液体产生极快的冷却速 率。据估计，气泡内的局部温度和压力可分别达5000K和两千巴。超声 通过在其穿过的液体介质中诱发的一 系列压缩和稀疏(rarefactions)而传 播。在足够大的功率下，在稀疏循环中产生的力超出液体分子之间的吸 引力，形成空化气泡。在随后的声学循环中气泡将通过被称作整流扩散 的过程长大，整流扩散(rectified diffusion)即来自介质的少量蒸气和气 体在气泡的膨胀阶段进入气泡而在压缩过程中并不完全被排出。气泡一 直生长直到达到不稳定的尺寸，然后在接下来的压缩过程(即声学半周期) 中破裂，释放能量实现化学和机械效果。球形气泡或蒸气空穴的直径可 以为约0.2到约200微米，瞬间温度可为约5000K。蒸气空穴被液体外壳 包围，液体外壳接着又被浸在主体液体中。所述液体外壳的厚度可以为 约0.02到约2微米，瞬间温度可为约2000K。主体液体可通过声化学活动 而^皮逐渐加热。z假定主体液体开始处于低温，例如298K,其在长时间的 声化学处理过程中可达到至多670K的温度。化学反应可以发生在介质的两种不同区域(l)在所述蒸气空 穴，即所述气泡本身，之内，(2)在围绕所述气泡的热液体外壳环境之内。热液体外壳的狭窄宽度和蒸气空穴与周围液体之间的巨大温差(大约
5000K)导致了极陡的温度梯度，这接着转化为大约l(^K/s的冷却速率。 这种条件将导致形成亚稳态的-有时是非晶态的-金属、合金和化合物。用碱金属和镁对金属氯化物的化学还原已经在极高的温度下 例如在钛金属的工业生产中实践过。但本发明使得可以在低于传统上被 用来合成某一具体产物的温度的温度下还原适合的前体卣化物。在本发 明的实施中，声化学被用于促进前体卣化物在惰性的、无水液体反应介 质中的还原。优选地，反应介质为低蒸气压的无水烃，如萘烷、1,2，3,4-四氢化萘、癸烷、十二烷和十六烷。这些液体中某些熔点远远低于0。C, 沸点远远超过100。C。由此，它们作为反应介质提供低于和高于典型环 境温度的宽温度范围。优选低蒸气压，以使空化气泡中来自液体反应介 质的蒸气的存在最少化。对于某些实施方案，具有中等蒸气压的烃如二 曱苯和曱苯可能也是适合的。所述无水液体反应介质中的水含量适合地 小于100ppm,优选地低于10ppm。前体氯化物被碱金属或碱土金属还原形成期望的元素(或元 素组合)和碱金属或碱土金属氯化物的反应是放热的。在给定反应中一定 量的前体所释放的热量可通过热化学计算来确定。对于分批处理来说， 反应所需的液体反应介质(有时为溶剂)的量由反应释放的热量和用作反 应介质的液体的比热决定。典型地，选择液体量以使在反应结束时温度 升高不超出被视为安全或合意的预定温度限制。此程序可适用于连续处 理，前提是反应装置配有热交换器。在这种情况下，必须选择前体加入 速率，使在还原反应期间的热释放速率与热交换器的除热速度平衡。总的来说，可能优选地是在反应介质处于环境温度或接近环 境温度时开始进行处理。据发现，碱金属或碱土金属还原剂借助于超声 波(或其它空化方法)在反应介质中的分散，导致介质的温度升高，通常 比其起始温度高1(TC-30。C。在空化条件下前体卣化物的添加导致反应容 器内的温度不断升高，从而在反应结束时反应介质的温度典型地达到 70。C-100。C之间的温度。本发明实践的几个具体实施例如下所述。在这 些相对较小反应容积的实施例中，当反应介质的温度从室温升高时并没 有试图控制其温度。但是，当目标在于使产物获得预定颗粒尺寸和/或形 态时，控制反应介质的平均温度可能是可取的或必需的。典型地，低反 应介质平均温度产生较小的钛产物颗粒，其特征通常在于较高的比表面
9积和较高的化学反应性。当在较低温度的反应介质中形成时，所述颗粒 可能是非晶态的或具有极小的晶体结构。另一方面，较高的平均反应介 质温度有利于形成具有较低的比表面积和较低的化学反应'性的较大颗 粒。这些较高的温度反应条件有时产生晶体产物并处于团聚颗粒
(aggregated particle )形式。适合的温度可以选自，例如大约-80。C到大 约300。C。除了反应介质的温度之外，单位面积的输入功率是另外一个 决定产物颗粒尺寸和形态的因素。单位面积的输入功率也是决定成本的 参数。如果反应的期望结果是给定的颗粒尺寸和形态，则必须调节反应
之后)。然而，如果要求低成本，那么人们就会希望在接近反应的临界 功率下操作。此临界功率可以通过实验来确定，即通过在递减的功率水 平下运行连续的反应直到反应停止或总处理时间过长。超声波能输入为 低或中等水平。在本说明书下文中描迷的实验室规模的四氯化钛还原的例子 中，在反应烧瓶或容器的与能量转换器啮合的表面处，能量转换器能级 为0.25瓦/cm^斤述表面。声化学反应是使用惰性气体，适合地氦气或氩气，连续灌注 或喷入反应介质来进行的。惰性气体促进空化并为液体反应介质提供保 护层。就惰性气体的原子或分子进入空化气泡的高温领域的程度而言， 这些化学物类很可能保持不变和不污染期望的反应产物。喷射元件的孔 径典型在大约0.5 ju m-200 jn m的范围内。碱金属和碱土金属(特别是镁)可用作还原剂。不过，钠和钾的
两种低共熔合金，Nao.22Ko.78和Nao.44Ko.56中的任何一个都是优选的，因
为每个在典型的环境条件下都是液体且容易利用超声波能作为胶体(或 更细)分散在无水的液态烃介质中。优选地使用容易分散在液体反应介质 中的形式的还原金属。此外，通常还优选地在添加卣化物前体之前将还 原剂金属分散在反应介质中。呈气体、或者挥发性的反应性液体、或固体形式的前体囟化 物被声化学地还原。前体气体的例子为三氯化硼(BCl3)。液体前体卣化 物的例子有四氯化钛(TiCU)、四氯化钒(VCU)、四氯化碳和氯化硅(SiCU同样适合。例子包括二氯化铂(PtCl2)、 二溴化铂(PtBr2)、 二碘化铂(PtI。、 三氯化铝(AlCl3)、三氯化钛(TiCl3)、四氯化铂(PtCl4)和四氯化锆(ZrCU)。
制造了非晶态或纳米晶产物，包括例如，Ti、 TiSi2、 Zr、 PtZr 和PtTi。将使用挥发性液体四氯化钛作为代表性的前体卣化物、十六 烷作为代表性的惰性低蒸气压烃液体、和钠与钾的低熔点混合物(低共熔 混合物，Nao.22Ko.78)作为还原剂，举例说明了本发明的实施方案。将参
照附图对所述工艺进行说明。图1是用于形成和分离钛金属产物的流程 图，图2是用于所述工艺的反应器装置示意图。图1的流程图大略地说明了通过还原前体卣化物制造预定产 物的工艺步骤。在此实施例中，为制造钛金属，前体卣化物为四氯化钛。 所述工艺可以分批或连续地进行。参照图1 ，用来自溶剂储罐的适量液体反应介质填充空化反应 器。使用来自合适的超声波能量转换器等的能量在空化储罐内的液体介 质中建立空化条件。使用针对惰性气体流的泵和流量控制，将惰性气体 如氩气或氦气喷射穿过空化反应器中的液体反应介质。如图所示，优选 地惰性气体被以闭合回路往返循环于空化反应器中以将挥发性组分留 在反应器中。将适量的还原剂，在此为钠与钾金属的液体混合物(NaK),从 NaK输入源添加到空化反应器内的液体反应介质中。可使空化反应器的 内容物经过热交换器，以除去能量(在图l中标作"功率")和控制温度。在分离器中对产物流进行分离处理。在分离步骤中，含钛、 氯化钠和氯化钾的固体被从反应介质中除去，所述反应介质被作为溶剂 再循环到溶剂储罐中。清洗所述固体(Ti、 NaCl和KCl)以除去卣化物盐(作 为NaCl+KCl的溶液)。从所述清洗步骤中回收钛金属并送至耗能的干燥 器中以获得干燥的纯钛金属(Ti输出)。在耗能的蒸发器中处理氯化钠和 氯化钾的溶液或悬浮液，以回收和可能地再循环这些盐(NaCl+KCl输 出)。经过小的适当修改，上述工艺也适用于可通过许多单独的前 体卣化物化合物或前体卣化物化合物的组合获得的许多产物。
上述工艺如图2所示在实验室级设备中进行。
反应容器12部分浸没在超声波发生器10的振动浴34中。超声
ii波发生器振动浴34含萘烷与十六烷的无水混合物。反应容器12含液体反应介质32,在此实施例中所述液体反应 介质32为十六烷。 一定量的液体Nao.22K。.78低共熔合金被作为胶体液滴分 散在所述十六烷反应介质32中。反应容器12(透明的玻璃容器)被气密的 馈通式盖14封闭。容器中包含温度计16。十六烷反应介质32被使用供气 管线22B、喷雾器喷头24、气体回流管线22A、针阀26和隔膜气泵26穿过 馈通式封盖14注以极干且无氧的氩气。使用针阀28和压力计30控制氩气 气氛的压力。超声波发生器10开动约二十分钟，将所述钠-钾混合物作为胶 体液滴分散在最初清澈的十六烷反应介质32中。还原剂金属的液滴、空 化气泡和氩气气泡都非常小，在图2中未显示。胶体悬浮液变成不透明 的蓝-灰色。超声波发生器10继续作用，将液体四氯化钛36从注射器20 通过插入气密性馈通式盖14的添加管18缓慢添加到反应介质32中。确定 所添加的四氯化钛量，以便根据以下式与钠/钾还原剂的量化学上相当， TiCl4+4Na0 22K0 78 — Ti+0.88NaCl+3.12KC1 。在此实施例中，1.252克(35.20mmol)Nao.22Ko.78被分散在125ml 十六烷中。然后0.566g(8.80mmol)TiCU被添加到所述分散的还原剂金属 中。随着反应的进行，反应容器内容物变黑。在大约三十分钟的 时间内添加氯化钛。由于声能的输入和所迷放热反应，未冷却容器(除向
受声波作用时间为六十分钟。关闭超声波发生器10并使反应容器12的内 容物沉降。在约 一 个小时的产物颗粒沉降之后，通过倾析移去黑色粉末 上面的清澈溶剂。用甲苯清洗固体以除去残余的十六烷，对混合物进行 离心分离。通过倾析除去洗液，用戊烷进行第二次清洗和分离过程，然 后在真空烘箱中干燥。通过X光衍射确定所述盐为氯化钠和氯化钾，并 测定出它们在所述还原反应中以定量形成。四氯化钛的所述还原的其它 产物基本上为非晶态钛金属。随后用曱酰胺清洗所缘无反应介质的固体以将氯化钠和氯化 钾与钛产物分离。使用针对金属氯化物的无水溶剂以防与任何未消耗的
氯化钛反应。在本发明的其它实施方案中，可使用水来除去碱金属囟化物盐或;咸土金属盐。通过离心分离将产物粉末从所述钠和钾盐的甲酰胺溶液中分
离。在真空烘箱中加热所述非晶态钛金属，以除去残余的溶剂和清洗流 体。然后可以在真空烘箱或其它适合的加热装置中进一步加热所述金属 以对所述金属产物进行热处理。例如，可对金属产物退火、结晶、熔融 或者浇铸等等。可对上述反应装置进行修改，以实现对该反应容器和/或循环 的氩气或其它惰性气体气氛的温度控制。此外，还可在所述循环惰性气 体被往返循环于所述反应容器时对其进行洗涤，以除去氧气和液态烃反 应介质材料。在气体回流管线22A内，于喷雾器喷头24与隔膜气泵28之 间可以插入氧洗涤器。所举实施方案由只含四氯化钛的前体卣化物进料制造了钛金 属。当然，钛在许多行业具有众多的有用应用。由其它钛卣化物也能形 成所述钛产物。卣化钛还原的产物可以进行退火、用粉末冶金方法处理、 热或冷加工、或其它处理，以将其转化成预定应用所需的冶金学形式。也可通过使用包含卣化钛和较少部分的一或多种其它前体卤 化物的前体卣化物混合物来实施所述工艺，以形成还原产物，所述还原 产物是钛与例如铝和钒的混合物的还原产物，作为形成钛的钛-铝-钒合 金的准备。同样，通过使用卣化物混合物如四氯化钬与四氯化硅，可以 形成钛化合物如硅化钛(TiSi2)。通过此空化处理，在惰性的无水反应液体介质中使用前体卣 化物与碱金属和/或碱土金属还原剂，可以形成其它金属产物。例如，由 上述实验室规模的工艺制造了以下材料。根据反应ZrCl4+4Na。.22K。.78 — Zr+0.88NaCl+3.12KC1制造了 锆粉。液体反应介质为150mL环境温度的十六烷。分散的钠/钾混合物量 为0.057g(29.72mmo1)。向所述分散的还原剂金属中添加的四氯化锆量为 1.735g(7.43mmo1)。受声波作用时间(在NaK分散之后)为20小时。在所述 工艺中由四氯化锆获得了基本定量产量的锆金属粉末。才艮据反应TiCl4+2SiCl4+12Na0 22K0 78 — TiSi2+ 2.64NaCl+ 9.36KC1制造二硅化钛粉末。液体反应介质为150mL环境温度的十六烷。 分散的钠/钾混合物量为1.274g (35.81 mmol)。添加0.566g(0.325mL， 2.98mmol)TiCU连同1.014g (0.660mL, 5.97mmol)SiCl4。前体的总量为2.85g,产物的总量为2.81g。受声波作用时间(在NaK分散之后)为60分钟。
根据式PtCl4+ZrCl4+8Nao.22Ko78 —PtZr +1.76NaCl十6.24KC1制 造了铂锆粉末。液体反应介质为125mL环境温度的十六烷。分散的钠钾 混合物量为1.21g(34.00mmo1)。添加1.43g(4.25mmo1)四氯化铂以及 0."g(《"mmol)四氯化锆。总的受声波作用时间(在NaK分散之后)为l6 小时。由其卣化物前体获得了基本定量产量的铂-锆混合粉末。由此，虽然记述了一些具体实施方案，但可明显看出所公开 用于金属卣化物还原的声化学操作具有广泛的应用。
权利要求
1.还原至少一种前体卤化物化合物以生产预定产物的方法，该方法包括将干燥的惰性气体循环通过无水的液体反应介质并在所述液体还原介质中诱发空化；和在空化期间在所述液体反应介质中将至少一种前体卤化物化合物与还原剂组合物混合，以将所述前体卤化物化合物还原成所述预定产物，所述还原剂组合物基本由碱金属和/或碱土金属中的至少一种组成，在与所述前体卤化物化合物反应后所述还原剂组合物被转化成所述碱金属和/或碱土金属的卤化物盐。
2. 根据权利要求1所述的还原至少一种前体卣化物化合物的方 法，其中在所述空化和所述前体卣化物向所述预定产物的还原过程中， 所述液体反应介质被保持在约-80°C到约300°C范围的温度。
3. 根据权利要求1所述的还原至少一种前体卣化物化合物的方 法，其中所述液体反应介质最初处于环境温度。
4. 根据权利要求1所述的还原至少一种前体卣化物化合物的方 法，其中所述无水液体为烃液体、包含含硅化合物的液体、或离子液体。
5. 根据权利要求1所述的还原至少一种前体卣化物化合物的方 法，其中所述无水液体为选自萘烷、1,2,3,4-四氢化萘、癸烷、十二烷和 十六烷的烃液体。
6. 根据权利要求1所述的还原至少一种前体卣化物化合物的方 法，其中所述还原剂组合物基本由钠与钾的混合物组成。
7. 根据权利要求1所述的还原至少一种前体卣化物化合物的方 法，其中所述还原剂组合物基本由在低于约30。C的温度为液态的钠与钾 的混合物组成。
8. 根据权利要求1所述的还原至少一种前体卣化物化合物的方 法，其中所述还原剂化合物被最初分散在所述液体反应介质中，所述前 体卣化物化合物被随后添加到所述液体反应介质中。
9. 根据权利要求1所述的还原至少一种前体卣化物化合物的方 法，其中所述液体反应介质的量根据所述前体卣化物与所述还原剂材料 的反应热预先确定。
10. 根据权利要求1所述的还原至少一种前体卣化物化合物的方法，其中基本上呈化学计量比的前体卤化物和还原剂组合物发生反应。
11. 根据权利要求1所述的还原至少一种前体面化物化合物的方
12. 还原至少一种前体卣化物化合物以生产预定产物的方法，该方法包括通过利用振动在无水液体中实现空化将针对所述前体卣化物的还针对所述前体卣化物的还原反应介质，所述还原剂组合物基本由碱金属 和/或石成土金属中的至少 一种组成；的空化和将挥发性材料返回所述还原反应介质；并同时继续所述振动， 向所述反应介质中添加所述至少 一种前体囟化物，以将所述前体卣 化物还原成所述预定产物和同时形成所述》咸金属和/或石咸土金属的相应 面化物盐。
13. 根据权利要求12所述的还原至少一种前体卣化物化合物的方 法，其中所述前体卣化物化合物为氯化物。
14. 根据权利要求12所述的还原至少一种前体囟化物化合物的方 法，其中所述无水液体为烃液体、包含含硅化合物的液体、或离子液体。
15. 根据权利要求12所述的还原至少一种前体卣化物化合物的方 法，其中所述无水液体为选自萘烷、1,2,3,4-四氢化萘、癸烷、十二烷和 十六烷的烃液体。
16. 根据权利要求12所述的还原至少一种前体卣化物化合物的方 法，其中所述还原剂组合物基本由钠与钾的混合物组成。
17. 根据权利要求12所述的还原至少一种前体卣化物化合物的方 法，其中所述还原剂组合物基本由在低于约3(TC的温度为液态的钠与钾 的混合物组成。
18. 根据权利要求12所述的还原至少一种前体卣化物化合物的方 法，其中在所述空化和所述前体卣化物向所述预定产物的还原过程中， 所述液体反应介质被保持在约-80。C到约300。C的温度。
19. 根据权利要求12所述的还原至少一种前体卣化物化合物的方 法，其中基本上呈化学计量比的前体卤化物和还原剂组合物发生反应。
20. 根据权利要求12所述的还原至少一种前体卣化物化合物的方法，其中所述前体囟化物为氯化物化合物且所述预定产物为钛粉末、二 硅化钛粉末、柏锆粉末或锆粉末中的一种。
全文摘要
前体卤化物化合物在大致环境条件下被还原成预定产物。所述卤化物被添加到含有作为还原剂的一或多种碱金属或碱土金属的无水液体反应介质中。所述金属还原剂被通过所述液体的空化，如通过向反应容器施加高强度的超声波振动或高剪切混合，作为极小的球分散在所述液体中。对液体介质的持续空化实现了所述前体卤化物的低温还原，以制造金属、金属合金、金属化合物、陶瓷材料或金属基质陶瓷复合材料等等。此实践可应用于例如单独的四氯化钛或四氯化钛与其它氯化物的组合，以制备钛金属、钛合金(例如Ti-6Al-4V)和钛化合物((TiSi<sub>2</sub>)。
文档编号C22B34/14GK101558175SQ200780030200
公开日2009年10月14日 申请日期2007年7月26日 优先权日2006年8月17日
发明者I·C·哈拉莱, M·K·卡彭特, M·P·巴洛 申请人:通用汽车环球科技运作公司