Научный рецензируемый журнал Известия вузов. Цветная металлургия / Izvestiya. Non-Ferrous Metallurgy является старейшим российским журналом в области металлургии (издается с 1958 г.) и имеет многолетнюю историю. В журнале публикуются научные статьи работников вузов, РАН, отраслевых институтов и компаний России, стран СНГ, зарубежных авторов, посвященные следующим аспектам теории и научно-обоснованной практики цветной металлургии:
– Обогащение руд цветных металлов;
– Металлургия цветных металлов;
– Металлургия редких и благородных металлов;
– Обработка металлов давлением;
– Металловедение и термическая обработка;
– Энерго- и ресурсосбережение;
Значительный объем публикуемых в журнале статей относится к приоритетным направлениям развития науки, технологий и техники Российской Федерации, таким как: индустрия наносистем и материалы; рациональное природопользование; энергетика и энергосбережение.
Журнал ориентирован на широкий круг читателей (металлургов, материаловедов, физиков, химиков) и за время своего существования приобрел большой авторитет не только в России, но и за рубежом.
Журнал входит в Перечень рецензируемых научных изданий (Перечень ВАК), в которых должны быть опубликованы основные научные результаты диссертаций на соискание ученой степени кандидата или доктора наук по научным специальностям:
- 2.6.1. Металловедение и термическая обработка металлов и сплавов (технические науки)
- 2.6.2. Металлургия черных, цветных и редких металлов (технические науки),
- 2.6.3. Литейное производство (технические науки)
- 2.6.4. Обработка металлов давлением (технические науки)
- 2.8.9. Обогащение полезных ископаемых (технические науки)
Журналу «Известия вузов. Цветная металлургия/Izvestiya. Non-Ferrous Metallurgy» присвоена категория К1 в соответствии с методикой, разработанной ВАК Минобрнауки (письмо от 06.12.2022 г. № 02-1198) на основе анализа Перечня рецензируемых научных изданий https://vak.minobrnauki.gov.ru/uploader/loader?type=19&name=92263438002&f=14239 (№ 1019).
Подписка на журнал в печатной и электронной формах осуществляется через агентство "Урал-Пресс" http://www.ural-press.ru/
С 2013 г. опубликованным в журнале статьям присваивается DOI.
Журнал включен в Russian Science Citation Index (RSCI), являющийся частью «ядра РИНЦ».
Текущий выпуск
Обогащение руд цветных металлов
Литий-ионная промышленность демонстрирует быстрорастущий спрос на Li-содержащие соединения. Сподумен является одним из основных промышленных минералов для производства этого металла. Он имеет 3 полиморфные формы. В природе – это α-сподумен, который обладает высокой устойчивостью к химическому воздействию благодаря своей компактной структуре, содержащей оксиды кремния и алюминия. Микроволновое излучение превращает α-сподумен сначала в γ-, а после в β-форму, и известно, что последняя может подвергаться химическому воздействию с целью извлечения лития. Основываясь на этом факте, была проведена микроволновая процедура воздействия на α-сподумен, направленная на декрипитацию с последующим серно-кислотным разложением минерала, измельченного до разной крупности (1,0, 0,5 и 0,25 мм). Также были проанализированы зависимости изменения температуры при использовании традиционного нагрева. Обычный и микроволновый нагревы образцов различной крупности проводили до достижения температуры 1200 °С. Сульфатизацию прокаленных образцов осуществляли в течение 60 мин при t = 250 °С. После охлаждения до 22 °С добавляли дистиллированную воду и перемешивали в течение 120 мин в закрытых сосудах для выщелачивания. Для определения извлечения ценных и попутных компонентов был проведен анализ кеков выщелачивания и жидкой фазы методом атомно-эмиссионной спектрометрии с индуктивно связанной плазмой. На основе анализа результатов экспериментов обоснована рациональность применения микроволнового излучения для декрипитации сподумена с целью извлечения лития. Изучено влияние крупности на фазовые превращения и, соответственно, степень извлечения лития из сподумена. Показано, что извлечение лития в процессе микроволнового воздействия и выщелачивания класса менее 0,25 мм достигло 96,82 %. Микроволновый нагрев привел к более низким показателям извлечения «вредных» компонентов, таких как железо, натрий и кальций, в процессе выщелачивания, что дает преимущество в чистоте получаемого продукта.
Металлургия цветных металлов
Среди всех известных металлов алюминий по электропроводности занимает 4-е место после серебра, меди и золота. Электропроводность отожженного алюминия составляет приблизительно 62 % IACS от электропроводности отожженной стандартной меди, которая при t = 20 °C принимается за 100 % IACS. Однако благодаря малому удельному весу алюминий обладает проводимостью на единицу массы в 2 раза большей, чем медь, что дает нам представление об экономической выгодности применения его в качестве материала для проводников. При равной проводимости (одна и та же длина) алюминиевый проводник имеет площадь поперечного сечения на 60 % больше, чем медный, а его масса составляет только 48 % от массы меди. В большинстве случаев в электротехнике использование алюминия в качестве проводника затруднено, а часто и просто невозможно из-за его низкой механической прочности. Повышение этого значимого показателя возможно за счет введения легирующих добавок. В таком случае механическая прочность возрастает, вызывая, однако, заметное снижение электропроводности. В работе исследовано влияние добавки лития на анодное поведение алюминиевого проводникового сплава марки А5, модифицированного 0,1 мас.% Ti (сплава AlTi0.1), в среде электролита NaCl. Эксперименты проведены потенциостатическим методом в потенциодинамическом режиме при скорости развертки потенциала 2 мВ/с. Показано, что добавка лития в сплав AlTi0.1 способствует смещению потенциалов свободной коррозии, питтингообразования и репассивации в положительную область значений, а скорость коррозии при введении 0,01–0,50 мас.% Li снижается на 10–20 %. В зависимости от концентрации хлорид-иона в электролите NaCl отмечен рост скорости коррозии сплавов и смещение электрохимических потенциалов в область отрицательных значений.
Металлургия редких и благородных металлов
Мировая минерально-сырьевая база золота на 30 % представлена упорным по отношению к цианиду сырьем. На фоне глобальной тенденции к снижению добычи богатых и легкообогатимых руд в переработку вовлекается низкокачественное сырье, в том числе и с высоким содержанием серы и мышьяка. Авторами оценены основные факторы, затрудняющие процесс выщелачивания упорного золота: влияние форм нахождения золота в сырье, наличие эффекта прег-роббинга, влияние на процесс выщелачивания минералов-цианисидов, в частности пирротина. Сульфидные минералы оказывают значительное влияние на кинетику процесса выщелачивания золота, а также на расходы реагентов. Поведение Fe5S6 описывается понятием «химическая депрессия». В условиях цианидного выщелачивания пирротин активно вступает в прямое взаимодействие с NaCN/KCN, подвергается реакциям поверхностного окисления растворенным в пульпе кислородом с образованием ферроцианидных комплексов, роданидов, не проявляющих выщелачивающую способность в отношении золота. На сегодняшний день существуют два подхода к способам повышения технологических показателей технологии переработки упорного сырья. Первый метод предполагает включение в технологическую схему операций подготовки к цианированию, нацеленных на раскрытие заключенного в сульфидную матрицу золота (гидрометаллургические и пирометаллургические технологии окисления, механоактивация). Альтернативным подходом является использование в качестве выщелачивателя иных реагентов (наиболее известные из них – тиомочевина, тиосульфаты натрия и аммония, галоиды). В статье рассматриваются способы модификации технологического процесса извлечения золота при значительных содержаниях пирротина в составе руд или продуктов обогащения.
Металловедение и термическая обработка
Путем оптимизации параметров процессинга (давление, температура, степень деформации) найден режим интенсивной пластической деформации кручения (ИПДК), позволяющий сформировать в биоразлагаемом сплаве Zn–1%Li–2%Mg необычную микроструктуру, проявляющую уникальные физико-механические свойства. Так, после 10 оборотов ИПДК (степень накопленной деформации γ = 571), реализованной при температуре 150 °C и приложенном давлении 6 ГПа, сплав Zn–1%Li–2%Mg при испытаниях на растяжение продемонстрировал высокие показатели предела текучести (~385 МПа), предела прочности (~ 490 МПа) и пластичности (44 %). Для объяснения причин уникальных механических характеристик данного материала проанализирована его микроструктура методами электронной микроскопии и рентгенофазового анализа (РФА). Показано, что в сплаве в результате ИПДК формируется особая микроструктура, состоящая из чередующихся полос α-фазы Zn, смеси фаз Zn и ~LiZn3, а также α-фазы Zn, содержащей частицы Mg2Zn11. Установлено, что при обработке ИПДК также реализуется процесс динамического старения, в результате которого в фазе ~LiZn3 выпадают частицы Zn, а в фазе Zn – Mg2Zn11 и β-LiZn4. При этом показано, что эти частицы по форме близки к сфере. Методом РФА также установлено, что при обработке ИПДК основной становится фаза Zn, в которой, по данным микроскопии, формируется ультрамелкозернистая (УМЗ) структура. Анализ механизмов упрочнения, основанный на полученных новых сведениях о микроструктуре, показал, что основными причинами повышения прочности и пластичности УМЗ-сплава Zn–1%Li–2%Mg являются воздействия дисперсионного, зернограничного и гетеродеформационного типов упрочнения, включая дислокационный тип.
Приведены результаты исследований особенностей формирования структуры и свойств сварных соединений сплава ЭП718 толщиной 13 мм (с учетом технологической подкладки 3 мм) за счет варьирования параметров электронно-лучевой сварки (тока луча и скорости его перемещения по поверхности образца) и определения оптимального режима сварки для данного сплава, используемого при изготовлении статора высокого давления авиационного двигателя. Деталь является ответственным крупногабаритным изделием сложной профильной формы и работает в условиях малоцикличных нагрузок при высоком уровне напряжений. Минимальный предел прочности 1160 МПа имеют образцы, сваренные при скорости перемещения луча по поверхности образца ν = 0,0042 м/с и токе луча 85 мА. Для образцов, сваренных при ν = 0,006 м/с и i = 65 мА, характерен максимальный предел прочности, равный 1270 МПа. При определении временного сопротивления у образцов, сваренных при ν = 0,006 м/с, i = 120 и 75 мА, разрушение произошло по сварному шву, а у образцов, сваренных при ν = 0,006 м/с, i = 65 мА и ν = 0,0042 м/с, i = 85 мА, – по зоне термического влияния на расстоянии 0,5–3,0 мм от сварного шва. При микроисследовании структуры образцов, сваренных при ν = 0,006 и 0,0042 м/с и i = 120, 75 и 85 мА соответственно, выявлены расширенные границы зерен в зоне термического влияния. Таким образом, оптимальным является режим сварки при скорости перемещения луча по поверхности образца 0,006 м/с и токе луча 65 мА. На данном режиме утолщенных границ зерен не обнаружено и достигается максимальный предел прочности 1270 МПа.
В работе исследовано влияние частичного замещения титана его гидридом на микроструктуру и механические свойства сплава TNM-B1, полученного по технологии порошковой металлургии. Рассмотрено влияние соотношения Ti:TiH2 в реакционной смеси и режимов термообработки на микроструктуру и механические свойства сплава TNM-B1+1%Y2O3, полученного с использованием методов высокоэнергетической механической обработки (ВЭМО), самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (СВС) и горячего изостатического прессования (ГИП). Установлено, что 10 %-ное замещение титана его гидридом в реакционных смесях позволяет уменьшить содержание кислорода в СВС-продуктах с 1 до 0,8 % благодаря созданию восстановительной атмосферы при разложении TiH2 в волне горения. При соотношении Ti : TiH2 = = 90 : 10 достигнуты максимальные механические свойства сплава TNM-B1+1%Y2O3: прочность при сжатии σв = 1200±15 МПа и предел текучести σ0,2 = 1030±25 МПа. Рост доли TiH2 увеличивает содержание примесного кислорода, приводящего к образованию Al2O3, который снижает прочность и пластичность материала. За счет дополнительной термообработки сплава TNM-B1+1%Y2O3 глобулярная структура преобразуется в частично ламеллярную, что приводит к увеличению σв на 50– 300 МПа в зависимости от содержания TiH2. Получаемый эффект обусловлен уменьшением среднего размера зерен и снижением подвижности дислокаций при деформации.
Разработана и практически реализована инновационная технология восстановительного ремонта и производства новых стенок кристаллизаторов машин непрерывного литья заготовок (МНЛЗ) с износостойкими композиционными покрытиями, значительно (до 20 раз) превосходящих ресурс импортных стенок с гальваническими покрытиями. Однако нерешенной остается актуальная задача восстановления медных стенок (плит) кристаллизаторов после достижения ими минимально допустимой толщины. Целью работы являлось исследование возможности восстановления плиты из дисперсионно-твердеющей хромоциркониевой бронзы марки БрХЦр этим же материалом с использованием сварки трением с перемешиванием (СТП), изучение структуры, качества и твердости сварного соединения, а также влияния на его структуру и твердость термической обработки (закалки и старения). С применением многопроходной плоскостной СТП вращающимся инструментом из жаропрочного сплава при наложении (частичном перекрытии) последовательных дорожек получено сварное соединение толщиной ~5 мм без критичных дефектов сплошности (трещин, пор). В восстановленном способом СТП слое бронзы обнаружено разупрочнение до 85–105 HV1 по сравнению с исходной твердостью бронзы в закаленном и состаренном состоянии плиты, бывшей в эксплуатации (116–126 HV1). Это связано с рекристаллизацией и перестариванием (укрупнением частиц хрома) в Cr–Zr-бронзе в результате нагрева ядра сварки (зоны перемешивания) до температур 600–700 °С. Отмеченное разупрочнение при СТП может быть эффективно устранено термической обработкой (закалкой с последующим старением), приводящей к повышению твердости до 120–150 HV1. Восстановление медных плит до первоначальной толщины прогрессивным экологичным методом СТП с последующим нанесением износостойких композиционных покрытий открывает перспективы практически бесконечного цикла эксплуатации кристаллизаторов и исключения потребности России в их импорте.
Хроника
ISSN 2412-8783 (Online)