Металлургия цветных металлов

Немчинова Н.В. Изучение структуры восстановителя и его реакционной способности при карботермическом получении кремния высокой чистоты
Высокочистый кремний (КрС) для фотоэлектрических преобразователей тока производится карботермическим способом в электродуговых печах с последующей очисткой и выращиванием мультикристаллов. Качество полученного КрС во многом зависит от правильного подбора исходных сырьевых материалов. При плавке к восстановителям наряду с пониженным содержанием золы предъявляются требования и по реакционной способности (РС). В данной работе изучена зависимость величины РС малозольного углеродного материала “Карбосил” от его структуры после двух способов обработки (с целью снижения золы): химической и высокотемпературной. Исследования проводились с использованием методов термогравиметрии, ИК-спектроскопии, электронно-парамагнитного резонанса, экспресс-гравиметрии. Результаты показали преимущество кислотной обработки (снижение золы составило 85,38 %) при сохранении достаточной реакционной способности углеродного материала.

Востриков В.А., Вострикова Н.М. Парооксидирование мышьяксодержащих концентратов
С целью определения возможности применения процесса парооксидирования для переработки мышьяксодержащих концентратов и руд проведены исследования по обжигу водяным паром арсенопиритного золотосодержащего концентрата. Изучено влияние на степень его деарсенизации и десульфуризации таких параметров, как температура и продолжительность парооксидирования. На основе полученных экспериментальных данных можно сделать заключение, что наиболее эффективно воздействие перегретым водяным паром при Т = 800 °С и паровоздушной смесью при Т = 700÷800 °С. Обжиг концентрата воздухом при Т = 700÷800 °С не дает желаемых результатов – остаточное содержание мышьяка в огарке достаточно высокое.

Зубцова Е.А., Воробьев И.Б., Киров С.С., Николаев И.В., Середкин М.В. Исследование технологических свойств гвинейских бокситов
Изучены технологические свойства бокситов одного из гвинейских месторождений и определены оптимальные условия их выщелачивания: Т = 190 °С, С_Na2O = 230 г/дм³, t = 60 мин, без добавки извести. Химическим и рентгеноструктурным анализами установлены закономерности изменения фазового состава при выщелачивании.

Металлургия редких и благородных металлов

Наумов А.В. Обзор мирового рынка кадмия
На основе публикаций последних лет сделан обзор современного состояния мирового и российского рынков кадмия, а также рассмотрены перспективы их развития.

Давиденко П.С., Трошкин А.М., Мельников Ю.Т. Кинетика взаимодействия сульфида сурьмы с раствором азотной кислоты
Изучены кинетические закономерности окисления сульфида сурьмы (III) в зависимости от концентрации азотной кислоты, температуры и гидродинамических условий. Рассчитанный порядок реакции по HNO₃ в интервале ее концентраций 80- 140 г/дм³ равен 2. Из температурных зависимостей скоростей окисления Sb₂S₃ вычислены значения кажущейся энергии активации для [HNO₃] = 100 и 140 г/дм³, которые равны 30,9 и 31,8 кДж/моль соответственно. Выяснено влияние гидродинамических условий на скорость окисления Sb₂S₃. Характер воздействия температуры и интенсивности перемешивания пульпы на кинетику выщелачивания Sb₂S₃ позволяет заключить, что процесс окисления на начальном этапе протекает в смешанном режиме, постепенно переходя во внутридиффузионный. Это подтверждается выходом кинетических кривых на пологие участки по истечении 30 мин выщелачивания. Особенность начальных участков кинетических кривых окисления Sb₂S₃ обусловлена тем, что выделяющийся NO взаимодействует с кислородом воздуха газового пространства реактора, и только после исчерпания О₂ вид кривой определяется кинетикой окисления Sb₂S₃. При проведении процесса в атмосфере аргона эти особенности исчезают.

Балгаева Ф.Ш., Медведев А.С. Извлечение рения из огарков окислительного обжига молибденитовых концентратов
Рассмотрено влияние различных параметров на извлечение рения из огарка, получающегося при обжиге низкосортного молибденитового концентрата в трубчатой печи, путем выщелачивания водой и слабым азотнокислым водным раствором. Максимальное извлечение Re при обработке огарка водой составило ~ 60 %, а подкисленным водным раствором – 98 %. Наиболее значимые параметры, влияющие на извлечение рения, – концентрация окислителя и длительность процесса. Оптимальные условия процесса: Т : Ж = 1 : 4, [HNO₃] = 4 %, τ = 2 χ, t = 45÷50 °С. При этом в раствор переходит и большая часть меди. Содержание ее в огарке снижается с 1,5 до 0,1 %, что позволяет использовать его для выплавки ферромолибдена.

Минеев Г.Г., Жучков И.А. Низкотемпературная автоклавная технология вскрытия упорного золота в сульфидных концентратах
Проведены экспериментальные исследования по автоклавно-пероксидному окислению сульфидных минералов и природного концентрата. Объектом для изучения служил сульфидный концентрат обогащения руд одного из месторождений России, технологическая упорность которого связана с тонкой ассоциацией золота с пиритом и арсенопиритом, а серебра – с галенитом. Предложены химические активаторы (катализаторы) автоклавного окисления минералов в пероксидной среде – молибденовая и азотная кислоты в определенном соотношении, которые в 8–10 раз увеличивают полноту разложения сульфидов при температурах ниже температуры плавления серы. С привлечением фазового рентгеноструктурного анализа и ультрафиолетовой спектроскопии установлен механизм каталитического действия вводимых химических добавок. Степень вскрытия благородных металлов в катализируемом автоклавно-пероксидном процессе и последующем извлечении их при цианировании твердых остатков автоклавной обработки концентрата составляет ~ 93÷94 % для золота и ~ 75 % для серебра.

Обработка металлов давлением

Богатов А.А., Левин И.В. О математическом моделировании формоизменения и эволюции зеренной структуры металла при обработке давлением
Приведена постановка связанной краевой задачи механики движения сплошной среды и тепловых реакций в очаге деформации и даны способы ее решения. При разработке моделей эволюции зеренной структуры были использованы физические основы процесса ее изменения во время деформации и рекристаллизации, а также идеи феноменологического подхода к построению диаграмм структурного состояния и установлению механизмов деформации, основанные на изучении пластического упрочнения металла.

Металловедение и термическая обработка

Самошина М.Е., Аксенов А.А., Истомин-Кастровский В.В., Гостев Ю.В. Структура и свойства дисперсно-упрочненных механически легированных композиционных материалов из алюминиевого смешанного вторичного сырья
Показана возможность получения композиционного материала (КМ) (АК12М2 + Д16)–20 % (об.) SiC заданного состава из смешанного алюминиевого сырья методом механического легирования. В процессе обработки в таком КМ формируется однородная матрица, соответствующая составу сплава АК5М2, с равномерно распределенными в ней частицами SiC размером < 1 мкм. Получен КМ (АК12М2 + Д16)–О совместной обработкой стружки матричных сплавов в воздушной среде при контролируемом количестве подаваемого в систему воздуха. Установлен прирост количества кислорода в гранулах КМ по мере увеличения времени механического легирования и объема воздуха, при этом обеспечивается синтез в алюминиевой матрице упрочняющих оксидных частиц. Консолидированные образцы композиционных материалов, упрочненных керамическими частицами двух типов (как введенными в состав шихты, так и синтезированными в процессе обработки), обладают высокой твердостью при комнатной и повышенной температурах и низкими значениями линейного коэффициента термического расширения.

Порошковые материалы и покрытия

Лахин А.В., Богачев Е.А., Манухин А.В., Тимофеев А.Н. Газофазное осаждение карбида кремния из метилсилана при относительно низких температурах и давлениях
Изучена кинетика процесса осаждения карбида кремния из метилсилана (CH₃SiH₃) на графитовые подложки при Т = 590÷680 °С и Р = 50 Па. Полученные кристаллические слои SiC имеют преимущественно кубическую модификацию с небольшим содержанием гексагональной. Методом рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии установлено, что для исследуемых температур осаждения состав покрытий близок к стехиометрическому (отношение концентраций атомов кремния и углерода составило ~ 0,9) и характеризуется невысоким содержанием примесей.

Бойко А.В. Эрозионная стойкость контактных материалов в системы серебро-графит с анизотропной структурой
Изучена эрозионная стойкость контактов серебро–графит (3–5 % по массе), полученных экструзией в интервале значений коэффициента вытяжки 400–2500 %. Установлено, что контакты, в структуре которых частицы графита расположены перпендикулярно рабочей поверхности, имеют наиболее высокую эрозионную стойкость, а с параллельным размещением – самую низкую. Величина данного показателя увеличивается с ростом коэффициента вытяжки независимо от типа структуры контактов. Характер полученных зависимостей эрозионной стойкости от структуры контактов объяснен изменением их теплопроводности. На основе результатов модельного расчета коэффициентов теплопроводности (для Т = 400÷960 °С) композиций серебро–графит выявлено, что теплопроводность контактов с перпендикулярным расположением частиц графита в структуре относительно рабочей поверхности значительно выше, чем с параллельным.

Панов В.С., Падалко А.Г. Баротермическое воздействие на структуру и свойства сплава ВА-8
Исследовано влияние обработки в газостате при температурах 1300, 1320 и 1340 °С и давлении 150 МПа на структуру и свойства сплава ВА-8 (WC–Ni₃Al), спеченного в водороде или в вакууме. Показано, что независимо от среды предварительного спекания предел прочности при изгибе, вязкость разрушения и твердость этого материала после баротермического воздействия возрастают, что связано с уменьшением количества крупных микропор и повышением однородности его структуры.

Структурная макрокинетика. СВС

Левашов Е.А., Сенатулин Б.Р., Leyland A., Matthews A. Получение композиционных мишеней в системе Ti–B–Si–Al методом самораспространяющегося высокотемпературного синтеза
Исследованы макрокинетические особенности протекания СВС-реакции в системе Ti–B–Si–Al. Шихта готовилась согласно уравнению реакции: X(Ti + 2B) + (70 % –X)(5Ti + 3Si) + 30 % (Ti + Al), где X, % (мол.) – варьируемый параметр зашихтовки. Рассчитаны адиабатическая температура горения исследуемых составов и равновесный состав продуктов реакции для нее. Показано, что с увеличением Х возрастает скорость распространения волны горения. Изучена микроструктура продуктов синтеза. Исследованы процессы их фазо- и структурообразования. Установлено, что в продуктах синтеза содержание фазы TiAl значительно ниже расчетного, что, по-видимому, связано с переходом части зашихтованного алюминия и титана в подрешетку Ti₅Si₃. Значения твердости исследуемых образцов находятся на уровне 87–88 HRA, а относительная плотность составляет 97–99 %. По технологии силового СВС-компактирования получены композиционные мишени различных размеров состава TiB₂–Ti₅Si₃–TiAl–Ti₂AlN, предназначенные для магнетронного напыления наноструктурных многофункциональных покрытий.

Инженерия поверхности. Многофункциональные пленки. Коррозия и защита металлов

Пустов Ю.А., Филонов М.Р., Печёркин К.А., Аносова М.О., Олесова В.Н., Поздеев И.А. Электрохимическая диагностика совместимости металлов и сплавов, применяемых в стоматологическом протезировании
Исследованы электрохимические свойства отдельных металлов и сплавов, а также контактных пар на их основе, работающих в стационарном режиме или в условиях механического воздействия на поверхность одного из элементов пары, с целью определения наиболее перспективных дентальных материалов и их сочетаний, характеризующихся наименьшим эффектом гальванизма. Базовым элементом контактной пары являлся NiTi-сплав, вторым – один из 9 изучаемых материалов. Показано, что электрохимические исследования в стоматологии являются эффективным методом диагностики состояния и оценки скорости коррозии элементов конструкций, изготовленных из металлических материалов различной природы, позволяющим ранжировать их по возможности совместного использования при протезировании.

Хроника

Панову Владимиру Сергеевичу – 70 лет