Были выполнены экспериментальные исследования по флотации малосульфидной медно-никелевой руды, содержащей флотоактивные магниевые силикаты, в частности тальк, с применением в качестве депрессоров органических полимерных анионоактивных реагентов, содержащих карбоксильные и гидроксильные группы. Исследовали следующие реагенты, содержащие карбоксильные группы: карбоксиметилированные целлюлоза и крахмал; полиакриловая кислота и ее производные; гумат натрия. Также изучали сополимеры окиси этилена с этилендиамином и глицерином, содержащие гидроксильные группы. Цель исследования – выявление новых эффективных отечественных депрессоров флотоактивных силикатов, селективно действующих при флотации малосульфидной медно-никелевой руды, по сравнению с действием зарубежного депрессора Depramin 347. Влияние реагентов-депрессоров на поверхностные свойства талька определяли по значениям силы отрыва пузырька воздуха и электрокинетического потенциала. Установлено, что для реагентов, содержащих карбоксильные группы, депрессирующая способность убывает в следующей последовательности: карбоксиметилцеллюлоза → карбоксиметилированный крахмал → полиакриловая кислота → гумат натрия. Это обусловлено уменьшением кислотных свойств реагентов, убыванием их адсорбционного сродства к тальку и снижением доли активных карбоксильных групп, принимающих участие в формировании электрокинетического потенциала. При этом выявлена тенденция к возрастанию депрессирующей способности образцов карбоксиметилцеллюлозы с увеличением степени замещения. В то же время реагенты, содержащие гидроксильные группы, практически не оказывают депрессирующего действия на тальк. Полученные данные обосновывают применение отечественных промышленных образцов карбоксиметилцеллюлозы (КМЦ 7Н, ПАЦ-Н), в частности в качестве депрессоров талька при флотации медно-никелевой руды, что позволяет снизить содержание в концентрате талька, являющегося вредной примесью. 

Представлены результаты исследований восстановления дисперсных металлических порошков кобальта и никеля из аммиачно-щелочных водных растворов их солей в гидротермальных автоклавных условиях. Отработана унифицированная, экологически безопасная методика получения этих порошков. В качестве восстановителя применяли гидрат гидразина с 25–50 %-ным избытком от стехиометрического соотношения, который позволяет получать металлические фазы, химически не загрязненные продуктами разложения. В результате экспериментов установлены условия количественного восстановления ионов кобальта (II) и никеля (II) из аммиачно-щелочных водных растворов. Температуру синтеза дисперсных фаз варьировали в диапазоне от 110 до 155 °С. Показано, что в использованных режимах проведения процесс количественно завершается в течение 60 мин. Концентрации металлов в растворах определяли методами атомно-абсорбционной спектроскопии. Результаты рентгенофазового анализа подтвердили, что кобальт формируется в ГПУ-, а никель – в ГЦК-решетке, другие фазы, включая рентгеноаморфные, отсутствуют. Установлено, что с ростом температуры гидротермального синтеза от 110 до 155 °С удельная площадь поверхности кобальта увеличивается более чем в 1,5 раза, а порошков никелевой черни – примерно в 2 раза. Сканирующей электронной микроскопией показано, что кобальт формируется в виде пластинчатых частиц латеральным размером около 500 нм и толщиной 50 нм, которые агрегированы во фрактальные структуры. Никель представлен частицами сферической формы, упорядоченными в цепочкоподобные структуры. Методом рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии установлено, что поверхность материалов покрыта окисленными формами. Поверхностная атомная концентрация кобальта (0) составила порядка 2 %, а никеля (0) – около 25 %. 

В агитационном режиме исследована возможность окислительного выщелачивания рения в присутствии соляной кислоты из отходов механической обработки (шлифотходов) изделий из Re-содержащего жаропрочного сплава ЖС-32ВИ на основе никеля. Использовали фракцию шлифотходов –0,071 мм с наибольшим выходом (49,2 мас.%). Процесс извлечения рения осуществляли в двух вариантах: в первом – шлифотходы контактировали с раствором соляной кислоты при температуре ~100 °С, после охлаждения раствора выщелачивания в него добавляли раствор пероксида водорода; во втором – выщелачивание проводили с применением раствора соляной кислоты с порционным добавлением раствора пероксида водорода. Наибольшее значение степени извлечения рения (91,0 %) наблюдалось при выщелачивании в первом варианте, начальная концентрация соляной кислоты составила 8 М, мольное соотношение добавляемых реагентов – ν(HCl) : ν(H₂O₂) = 2,7 : 1,0. Была изучена кинетика выщелачивания никеля раствором соляной кислоты (6 М) при температуре 70 °С и соотношении фаз шлифотход : раствор, равном 1 г : 50 мл. Анализ обработки кинетических данных с использованием моделей «сжимающейся сферы», Гинстлинга–Броунштейна и Казеева–Ерофеева позволяет утверждать, что процесс выщелачивания никеля протекает в кинетической области. Исследована кинетика выщелачивания рения из твердого остатка солянокислого выщелачивания никеля из шлифотходов. Применение для обработки данных тех же кинетических моделей позволяет выделить диффузию пероксида водорода в ренийсодержащем твердом остатке как лимитирующую стадию. 

Рассмотрены кристаллизация и фазовый состав литейного сплава (мас.%) Mg–4,8Gd–2,1Nd–1,6Y–0,4Zn–0,6Zr (GEWZ522K). Показано, что в литом состоянии структура сплава состоит из первичных частиц циркония, дендритов магниевого твердого раствора αMg и эвтектических интерметаллических фаз, находящихся между их ветвями. В результате отжига при t = 530±5 °C сплав переходит в однофазное состояние и после закалки может быть значительно упрочнен в результате искусственного старения. Было предложено проводить старение сплава при t = 250 °C длительностью 8–10 ч или при t = 200 °C в течение 15–18 ч. При этом достигается максимальное упрочнение сплава, однако лучшие механические свойства были получены для сплава, состаренного при t = 250 °C. Независимо от режима старения, предел прочности на растяжение (σв) образцов превосходит 300 МПа, что гораздо выше показателей промышленных литейных сплавов по ГОСТ 2856-79. Рассчитанная скорость коррозии для сплава GEWZ522K равна 7,5±0,4 мм/год, что несколько больше, чем для менее легированного промышленного сплава МЛ10 (порядка 2,5 мм/год), испытанного в аналогичных условиях. Сплав был также испытан на сопротивление к возгоранию в контакте с воздухом. Установлено, что при непрерывном поступлении воздуха к поверхности образца очаги возгорания появляются при t = 625 °C вследствие разрушения оксидной плены, когда сплав практически полностью расплавляется. Таким образом, сплав GEWZ522K может быть использован в качестве высокопрочного литейного сплава. Однако при эксплуатации литых деталей из него необходимо уделять пристальное внимание защите их поверхности от коррозионного воздействия. 

Изучено влияние титана, в зависимости от способа его ввода в расплав, на структуру и механические свойства эвтектического силумина АК12. Приведены результаты исследований как при одиночном введении титана (расчетное содержание Ti – 0,1 мас.%) различными способами (лигатурой Al–4%Ti, оксидом TiO₂, солью K₂TiF₆, Ti-губкой), так и при совместных добавках титана и стандартного флюса (62,5 % NaCl + 12,5 % KCl + 25 % NaF). Исследования осуществляли путем качественного и количественного анализа макро- и микроструктур сплавов, данных спектрального анализа и механических свойств (предела прочности на разрыв и относительного удлинения). Установлено, что титан оказывает влияние на структуру эвтектического силумина и наиболее эффективен при совместном введении со стандартным флюсом. При этом эффективность модифицирования силуминов титаном зависит от способа его ввода в расплав. Отмечено положительное влияние титана, введенного с помощью фтористой соли K₂TiF₆, лигатуры Al–4%Ti и титановой губки, на измельчение макрозерна, уменьшение расстояния между ветвями дендритов второго порядка твердого раствора (α-Al), а также на диспергирование эвтектического кремния. Наиболее перспективным способом комплексного модифицирования силуминов является совместное введение титансодержащих веществ и флюса на основе солей натрия. Такие составы оказывают комплексное влияние на структуру силумина, заключающееся в одновременном модифицировании различных структурных составляющих алюминиево-кремниевых сплавов. В зависимости от вида титансодержащего вещества при совместной обработке с флюсом относительное удлинение сплава достигает 9,7–11,1 %, что более чем в 4 раза превышает этот показатель для немодифицированного сплава и на 17–37 % выше, чем у сплава, модифицированного натрием. Предел прочности составляет 171–193 МПа, что на 22–38 % больше, чем у немодифицированного сплава, и на 7–21 % выше по сравнению со сплавом, модифицированным натрием. 

Методами высокотемпературной рентгенографии, количественного фазового анализа и измерения механических свойств при растяжении определяли корреляционные соотношения характеристик термического расширения (ТКЛР) и фазового состава с усредненными значениями по 3-м направлениям в листах пределов текучести и модулей Юнга сплавов системы Al–Cu–Li: 1441, В-1461, В-1469, В-1480 и В-1481. Содержание меди в твердом растворе и массовые доли фаз T₁(Al₂CuLi) и δ′(Al₃Li) оценивали с помощью оригинальной методики, основанной на измерении периода решетки α-твердого раствора, законе Вегарда и уравнениях баланса элементного и фазового составов сплавов. Показано, что с увеличением отношения лития к меди в сплавах от 0,32 до 1,12 повышается доля δ′(Al₃Li)-фазы от 6,3–8,4 мас.% в сплавах В-1481, В-1480 и В-1469 до 16,0–17,3 мас.% в сплавах 1441 и В-1461 за счет снижения количества T₁(Al₂CuLi)-фазы от 5 до 1 мас.%. Это приводит к увеличению модуля Юнга от 75 до 77 ГПа из-за возрастания суммарной доли интерметаллидов и к снижению предела текучести от 509 до 367 МПа из-за уменьшения количества Т₁-фазы, поскольку эффект упрочнения T₁-фазы в 3–4 раза превосходит упрочнение от выделения δ′-фазы, что не может быть скомпенсировано повышением суммарной доли интерметаллидов. Тот факт, что модуль Юнга при этом увеличивается, свидетельствует о том, что упругие свойства интерметаллидных фаз близки и возрастание суммарной доли интерметаллидов компенсирует снижение количества T₁-фазы. Показано, что величина ТКЛР, измеренная на основании термического расширения твердого раствора, зависит также от характеристик присутствующих в сплаве интерметаллидных фаз, что расширяет возможности интерпретации результатов измерения ТКЛР. 

В настоящем исследовании проведена сложная обработка силумина заэвтектического состава, включающая комбинацию электровзрывного легирования поверхностного слоя порошком оксида иттрия с последующим облучением импульсным электронным пучком. Полученные данные свидетельствуют о том, что такая комплексная обработка приводит к созданию многофазной субмикро-нанокристаллической структуры высокоскоростной ячеистой кристаллизации алюминия в поверхностном слое. Объем кристаллизационных ячеек обогащен атомами алюминия, что свидетельствует об образовании твердого раствора на основе алюминия. Нанокристаллические слои, образованные частицами кремния и оксидом иттрия, расположены вдоль границ ячеек. Исследование показывает, что в результате комплексной обработки при плотности энергии электронного пучка 25 Дж/см2 происходит увеличение параметра износа модифицированных образцов в 7,9±0,6 раза и уменьшение коэффициента трения в 1,7±0,15 раза по сравнению с силумином в исходном состоянии. Кроме того, микротвердость модифицированного таким образом поверхностного слоя силумина возрастает по сравнению с исходным состоянием в 1,5±0,12 раза. Повышение плотности энергии электронного пучка до 35 Дж/см2 приводит к увеличению параметра износа силумина в 2,1±0,21 раза, коэффициента трения в 1,13±0,1 раза и снижению микротвердости в 1,3±0,13 раза, при этом все еще превышая заданные характеристики силумина в исходном состоянии. В исследовании предполагается, что многократное увеличение параметра износа при комплексной обработке связано с присутствием в поверхностном слое включений кремния, которые не растворились при модификации, в окружении высокоскоростной ячеистой кристаллизационной структуры.