В настоящей статье представлены экспериментальные данные по флотационному обогащению двух образцов медно-никелевой сульфидной руды. Руда АМ-1 содержала халькофиллит и сульфидные минералы (пентландит, виоларит, никеленосный пирротин), а также силикатные минералы в основном каркасного строения (антигорит, амфибол, оливин, минералы группы шпинели, кордиерит). Руда АМ-2 содержала халькопирит, пентландит и преимущественно слоистые силикаты, в том числе вонезит, шамозит. В качестве модификаторов применялись ароматические реагенты Р1 и Р2, включающие ароматические гетероциклы, содержащие атомы азота, а также Р3, Р4 и Р5 – азосоединения, содержащие ароматические группы с гидроксильной группой в орто-положении по отношению к азогруппе. Установлено, что применение модификатора с расходом 1,0 г/т перед подачей собирателя – бутилового ксантогената, повышает извлечение меди и никеля. Наибольшие значения их прироста обеспечивают реагенты Р1 и Р3. На руде АМ-1 прирост извлечения по меди составил соответственно 1,0 и 1,8 %, по никелю – 2,0 и 1,8 % без изменения величины выхода концентрата (24,5 %). При этом значения эффективности по Ханкоку–Луйкену, Коэну и селективности по Трушлевичу повысились на 3–5 отн. %. На руде АМ-2 эти же реагенты обеспечивали меньшие значения прироста извлечения: по меди – соответственно на 0,25 и 0,15 %, по никелю – на 0,45 и 0,10 %, без изменения значения выхода концентрата (46,0 %). При этом они практически не влияли на показатели эффективности и селективности. С применением реагента Р5, содержащего, в отличие от Р3 и Р4, не одну, а две азогруппы, прирост извлечения меди и никеля составил в среднем около 1,0 %, но при этом выход концентрата увеличился примерно на 3–4 %. Этот реагент на АМ-1 и АМ-2 снижал значения эффективности по Ханкоку–Луйкену и Коэну, а также селективности по Трушлевичу. Вероятная причина этого связана с тем, что реагент Р5 в условиях флотации руды способен к взаимодействию с ионами не только меди и никеля, но и магния, ионы которого присутствуют на поверхности магнийсодержащих силикатных минералов. Таким образом, показана перспективность применения реагентов Р1 и Р3 в качестве модификаторов при флотации медно-никелевой руды.

Представлены результаты исследования процессов высокотемпературного плазмохимического синтеза (PCS) и восстановления (PCSR), направленного на получение металлического вольфрама из многокомпонентного шеелитового концентрата с использованием B₄C в качестве восстановителя. Разработан метод, основанный на совмещении стадий деструктуризации минеральной матрицы и последующего синтеза вольфрамсодержащих фаз в условиях высокочастотной дуговой плазмы. Особое внимание уделено математическому моделированию процесса: предложена полиномиальная нейросетевая модель, параметризирующая систему дифференциальных уравнений процесса и учитывающая нелинейные и синергетические зависимости между ключевыми факторами – температурой, силой тока, расходом плазмообразующего газа, дисперсностью шихты и содержанием B₄C. Модель позволяет прогнозировать выход целевых продуктов и выявлять оптимальные комбинации технологических параметров. Экспериментально исследовано влияние содержания карбида бора (20–60 мас. %) на фазовый состав продуктов синтеза. Установлено, что при содержании B₄C 35–50 мас. % формируются дендритные структуры, состоящие из металлического вольфрама, его карбидов (WC, W₂C) и боридов (WB, W₂B). Показана эффективность последующей ультразвуковой очистки для сепарации дендритов вольфрама и отделения фазы с попутными химическими соединениями, что позволило получить вольфрамовый концентрат с содержанием W > 95 мас. %. Полученные результаты демонстрируют перспективность комбинированного подхода, сочетающего плазмохимическую технологию и математическое моделирование, для энергоэффективной переработки труднообогатимого тугоплавкого сырья, в частности шеелитового концентрата Дальневосточного региона.

Функции, полученные в рамках модели двухфазной локально равновесной области, применены для самосогласованного расчета тепловых характеристик ванадия, никеля и хрома в конденсированном состоянии. В отличие от кусочно-непрерывной аппроксимации и сглаживания измеренных значений по отдельным температурным интервалам степенными полиномами, обычно используемыми экспериментаторами, предложенные формулы описывают экспериментальные данные в диапазоне температур от абсолютного нуля до температуры испарения. При этом объекты моделирования могут различаться химической природой, принадлежать к разным группам Периодической системы и обладать существенно различающимися теплофизическими свойствами. В частности, ванадий принадлежит к V группе и является парамагнетиком; никель относится к VIII группе и проявляет ферромагнитные свойства ниже точки Кюри; хром входит в VI группу и ниже точки Нееля переходит из парамагнитного состояния в антиферромагнитное. Несмотря на эти различия, предлагаемые формулы адекватно описывают показатели теплоемкости, коэффициента теплового линейного расширения, плотности, тепло- и температуропроводности этих металлов. Полученные результаты показали, что возрастание, например, теплоемкости металлов при температуре 300 К происходит в ряду хром–ванадий–никель, а при 2400 К ‒ в ряду никель–ванадий–хром. Это указывает на увеличение подвижности атомов хрома при фазовом переходе кристалл–жидкость, а поглощаемое никелем тепло идет на его расширение, существенно превышающее расширение двух других металлов. В диапазоне температур от 300 до 2400 К плотность ванадия снижается с 6103 до 5442 кг/м³, никеля ‒ с 8906 до 7283 кг/м³, а хрома ‒ с 7179 до 6114 кг/м³. Данное явление указывает на рост свободного от частиц объема, т.е. объемной доли «фазы пустоты». Таким образом, сравнение тепловых свойств разных по своей физической природе металлов позволяет понять преобразование вещества при фазовом переходе.

В работе исследовано влияние добавки 1 мас. % нанопорошка оксида иттрия (Y₂O₃) на плотность, микроструктуру и механические свойства жаропрочного никелевого сплава ВЖ159, полученного методом селективного лазерного плавления (СЛП). Образцы были изготовлены на установке 3DLam MINI с иттербиевым волоконным лазером мощностью до 300 Вт при 10 режимах с объемной плотностью энергии E_V = 74÷169 Дж/мм³. Их плотность определялась путем гидростатического взвешивания, микроструктура исследована методом растровой электронной микроскопии (РЭМ), микро­твердость по Виккерсу и механические свойства при растяжении определялись при комнатной температуре в состоя­нии после печати и после термической обработки (закалка + старение). Показано, что добавка Y₂O₃ сужает «окно» оптимальных параметров процесса: максимальная относительная плотность 99,5 % достигается при E_V ≥ 127 Дж/мм³ (против 99,8 % при 83 Дж/мм³ для чистого сплава). В состоянии после печати добавка Y₂O₃ практически не влияет на предел прочности (Δσ_в < 1 %), однако снижает относительное удлинение с 35,9 до 30,6 %. После термической обработки композиция ВЖ159 + 1 % Y₂O₃ демонстрирует одновременное повышение предела текучести на 10 % (865 против 787 МПа), предела прочности на 4 % (1170 против 1122 МПа) и относительного удлинения на 57 % (15,5 против 9,9 %). Рассмотрены механизмы влияния Y₂O₃ на формирование структуры и свойств: измельчение дендритов за счет гетерогенной нуклеации, закрепление границ зерен (механизм Зенера) при термической обработке и дисперсное упрочнение.

Представлены результаты получения комбинированным методом сплавления и переплава высокоэнтропийного сплава системы Ti–Zr–Al–V–Cr, предназначенного для практического использования в качестве катодов-мишеней для вакуумно-дуговых установок типа ННВ-6.6. Показано, что прямой переплав компонентов в вакуумно-дуговой печи с медным кристаллизатором приводит к растрескиванию слитков из-за высоких термических напряжений (скорость охлаждения 10²–10³ °C/с), а отключение охлаждения вызывает загрязнение медью. Для решения этой проблемы предложен комбинированный метод: предварительное сплавление компонентов в вакуумно-дуговой печи с последующими переплавом в вакуум­ной индукционной печи и разливкой в изложницу. При этом применялась специальная керамическая футеровка на основе оксидов с добавкой до 2 мас. % оксидов РЗМ, обеспечившая минимальное примесное загрязнение. Подобраны оптимальные параметры кристаллизации: снижение скорости охлаждения до 5–10 °C/с, использование медной подложки для направленного теплоотвода и прибыльной надставки для компенсации усадочных явлений. Методами растровой электронной микроскопии и энергодисперсионного анализа подтверждена химическая однородность полученных слитков (содержание элементов Ti, Zr, Al, V, Cr составило в среднем 16–27 ат. %). Микротвердость сплава была в пределах 768–789 HV с высокой воспроизводимостью между партиями. Проведена успешная практическая апробация катодов в установке ННВ-6.6-И1: получены моно-, много- и мультислойные покрытия на подложках из титанового сплава ВТ-6. Таким образом, разработанная технология обеспечивает получение бездефектных слитков заданной геометрии (\(\emptyset \)80–85 мм, h = 45 мм), пригодных для промышленного использования в процессах вакуумно-дугового напыления защитных покрытий.

В работе рассмотрен перспективный и коммерчески привлекательный метод производства металлических изделий из металлополимерной пасты. В качестве исходного материала использовалась паста с 79,55 мас. % наполнителя в виде сферического порошка стали 316L типичной фракции (D₅₀ = 39,9 мкм) для аддитивного производства методом селективного лазерного плавления. Целью работы было исследование параметров печати и постобработки, включающей удаление связующего с последующим спеканием, и их влияние на характеристики получаемых металлических образцов. Определены пористость, усадка, относительная плотность, микроструктура и механические свойства образцов после спекания в диапазоне температур 1285–1320 °С. Оценена доля δ-феррита, исследованы процесс роста зерна и эволюция механических свойств. Примененные параметры печати и постобработки позволили достичь относительной плотности 89 %, обусловленной малым содержанием наполнителя в исходной пасте. Предложенная технология представляет перспективное направление для применения в области машиностроения при получении малых партий деталей со сложной геометрией, нерентабельных в изготовлении металлических изделий методами синтеза на подложке и прямого подвода энергии и материала, а также для получения пористых структур, применяемых, в частности, в изготовлении имплантов.

В работе обсуждаются перспективы разработки новых тензометрических сплавов на базе системы Hf–Ta–Ti, особенности их синтеза, специфика кристаллической и электронной структур и аномалии электронного транспорта в условиях всестороннего сжатия и одноосной деформации. Разработанные сплавы демонстрируют аномально высокие значения коэффициента тензочувствительности (GF = 4,52÷5,62), что в 2–3 раза превосходит аналогичные показатели для используемых в настоящее время коммерческих материалов константана и нихрома. Установлено, что величина GF неаддитивно зависит от элементного состава. Экспериментально подтверждено, что все исследованные сплавы характеризуются почти нулевыми значениями термоЭДС относительно меди (порядка –0,5 мкВ/К). Для изученной системы выявлена удовлетворительная корреляция между величиной GF и степенью упругой анизотропии. Высокая степень химического беспорядка, характерная для данного класса многокомпонентных (высокоэнтропийных) твердых растворов, обеспечивает рост электрического сопротивления с малыми температурными коэффициентами (10–300 ppm/К), а также приводит к существенным эффектам межзонного s–d-рассеяния. Проявление обозначенных специфических вкладов в электронный транспорт определяет аномально сильное влияние деформационных эффектов (всестороннее сжатие и одноосное растяжение) на электри­ческую проводимость изученных сплавов. Показано, что природа аномального тензометрического эффекта в исследованных материалах в основном связана со значительным изменением температуры Дебая вследствие анизотропной деформации кристаллической решетки.

В работе исследованы температурные зависимости токов короткого замыкания образцов полярного среза кристаллов α-LiIO₃ с различными материалами токопроводящих покрытий из индия, серебра, алюминия и хрома в различных комбинациях. Токопроводящие покрытия наносились на образцы с учетом знака пьезоотклика (полярности) стороны образца. Измерения температурных зависимостей токов короткого замыкания проводились на испытательном комплексе СКИП в диапазоне температур от 20 до 210 °С, без приложения внешнего электрического поля. Установлено, что токи короткого замыкания появляются на кристаллах уже при комнатной температуре без внешних стимулирующих воздействий. При нагреве их величина может меняться на порядки. На величину и направление протекания таких токов оказывают влияние материал токопроводящих покрытий и полярность стороны его нанесения. Так, для кристалла α-LiIO₃ удалось практически полностью скомпенсировать токи короткого замыкания при использовании покрытий из алюминия, индия и хрома, нанесенных на образец по следующим схемам: алюминий – на стороне с отрицательным пьезооткликом, индий – на стороне с положительным пьезооткликом (Al(–)/In(+)); хром – на стороне с отрицательным пьезооткликом, алюминий – на стороне с положительным пьезооткликом (Cr(–)/Al(+)). Токи короткого замыкания образцов с такими комбинациями токопроводящих покрытий не превышали по величине 10^–13–10^–14 А и практически не изменялись в процессе нагрева до 210 °C. Такие значения токов свидетельствуют о низкой интенсивности приэлектродных электрохимических процессов.