В Таджикистане накоплен большой объем золотосодержащих отвалов, который при пересчете на золото составляет - 18 т. Эти отвалы являются продуктами процессов амальгамации и цианирования от переработки руд одного из крупнейших месторождений Таджикистана — Тарорского, и ряда близлежащих к нему — Джилау, Хирсхона, Олимпийское. Отвалы по своему минералогическому составу состоят преимущественно из кварца, полевого шпата и глинистых минералов. Среднее содержание золота в них довольно высокое — 2,4 г/т. Поэтому вовлечение их в переработку на базе действующего завода СП «Зарафшон» (г. Пенджикент, Таджикистан), перерабатывающего руды месторождения Тарорское и имеющего незагруженный технологический цикл, целесообразно. Переработка этих отвалов не требует стадии рудоподготовки, так как при имеющемся классе крупности (—0,074 мм, 58,11 %) содержание цианируемого золота составляет 89,7 %. В настоящей статье представлены результаты исследований по извлечению золота из отвалов тиомочевинным выщелачиванием. Целью работы является поиск путей снижения расхода дорогостоящего реагента — тиомочевины. Обнаружено, что в пробе отвалов имеются сорбционно-активные минералы, которые приводят к потере золота с хвостами. В связи с этим предложено проводить процесс сорбционного выщелачивания золота. Выявлено, что для снижения расхода тиомочевины необходимо сырье предварительно подвергать кислотной обработке, а в ходе процесса тиомочевинного выщелачивания — в пульпу вводить сульфат натрия. Установлено, что высокая степень извлечения (-89 %) достигается при загрузке тиомочевины в количестве 2 кг/т, Fe₂(SO₄)₃ — 7 кг/т, Na₂SO₄ — 12 кг/т и исходной концентрации серной кислоты — 0,5 % (на стадии кислотной обработки). При этом расход тиомочевины составляет 0,8 кг/т. Предложена принципиальная технологическая схема переработки отвалов, включающая следующие операции: предварительную кислотную обработку, сорбционное тиомочевинное выщелачивание, десорбцию, реактивацию, электролиз и плавку.

Представлены результаты исследований по влиянию структуры исходных шихтовых заготовок на плотность, газосодержание и температурно-временные параметры процесса затвердевания сплава АК6М2 (Al—6%Si—2%Cu). Крупнокристаллические шихтовые заготовки (К-шихта) получали при заливке расплава в керамические формы с песчаной засыпкой, обеспечивая скорость охлаждения υ_охл ~0,5÷1,0 °С/с. Мелкокристаллическую (М) шихту готовили заливкой расплава в чугунные холодные кокили (υ_охл ~ 5 ÷10 °С/с). Полученные шихтовые заготовки раздельно переплавляли по одинаковым температурно-временным режимам, повторно производили рафинирование, дегазацию и получали пробы для оценки содержания водорода, а также определения значений плотности в жидком и твердом состояниях. Установлено, что структурная информация, унаследованная от исходных шихтовых заготовок, устойчиво сохраняется в системе «твердое-жидкое-твердое». Прямым термическим анализом установлено, что расплав, полученный из М-шихты, в процессе затвердевания характеризуется снижением температуры ликвидуса на 3 °С и температур начала и окончания затвердевания эвтектики на 10 °С и 3 °С соответственно по сравнению с расплавом, полученным из К-шихты. При этом сокращается время формирования дендритов α-Al и эвтектики в расплаве из М-шихты (на 0,4 и 0,6 мин соответственно). Результаты, полученные на установке Параболоид-4, показали, что расплав из М-шихты обладает повышенной плотностью по сравнению со сплавом из К-шихты, так как через него проходит меньшее количество импульсов в исследованном интервале температур 750-450 °С. Значения температур формирования дендритов алюминия и эвтектики, которые определены по температурным зависимостям J—t (где J — число γ-импульсов, t — температура), коррелируются с результатами прямого термического анализа. С позиции явления структурной наследственности даны обобщенные практические рекомендации по целенаправленному сохранению положительной структурной информации в сплавах на основе алюминия.

Работа посвящена конечно-элементному моделированию напряженно-деформированного состояния прутковой заготовки малого диаметра при горячей обработке давлением в комбинации радиально-сдвиговой прокатки (РСП) и ротационной ковки (РК). Моделирование выполнено с использованием реологической модели титанового сплава Ti—6Al—4V с помощью программы QForm VX. Смоделировано сочетание радиально-сдвиговой прокатки за 1 проход заготовки диаметром 15 мм на пруток диаметром 12 мм и последующей ротационной ковки в 1, 2 и 3 прохода с получением прутков диаметрами 11, 10 и 8 мм. Учитывалось пооперационное накопление пластической деформации в условиях неравномерности ее распределения. Получены промежуточные и конечные поля пластической деформации, скорости деформации и среднего напряжения. Показано, что распределение пластической деформации после РСП имеет выраженную градиентность с максимальным значением (3 и более) на периферии сечения и минимальным (около 1) в центре. В результате РК даже с небольшими обжатиями напряженно-деформированное состояние становится существенно более однородным по сравнению с заготовкой такого же диаметра только после радиально-сдвиговой прокатки. Кроме того, уменьшаются остаточные напряжения растяжения из-за сжимающих напряжений при ротационной ковке. Прямое экспериментальное опробование комбинированного способа деформации проведено для перспективного сплава Ti—Zr—Nb с памятью формы медицинского назначения при изготовлении прутков диаметром 7—8 мм в условиях опытно-промышленного производства. Получено качественное подтверждение результатов моделирования металлографическим анализом. Показана перспективность сочетания радиально-сдвиговой прокатки и ротационной ковки для создания индустриальных технологий изготовления прутков малого диаметра с высокой однородностью мелкодисперсной структуры.

Методом микрорентгеноспектрального анализа получены концентрационные кривые и рассчитаны коэффициенты объемной диффузии в твердых растворах системы медь—олово в интервале концентраций Sn менее 13,9 мас.% (7,96 ат.%) и диапазоне температур от 500 до 650 °С. Диффузионные пары изготавливали из чистой меди (99,995 %) и двухкомпонентного сплава, полученного путем прямого сплавления металлической меди с химически чистым оловом в атмосфере смеси аргона с водородом при температуре 1100 °С в кварцевом реакторе в течение 2 ч. Коэффициенты диффузии рассчитывали методом Матано—Больцмана, а также способом, предложенным Грубе, — по верхней части концентрационной кривой в интервале концентраций олова от 6 до 8 ат.% (D₁) и по нижней — от 2 ат.% до нуля (D₂). Выявлено, что коэффициенты диффузии олова в концентрированном растворе в несколько раз больше, чем в разбавленном растворе. Показано, что значения энергии активации диффузии практически совпадают с результатами изотопных измерений диффузии олова в чистой меди (187 кДж/моль). Предложено качественное толкование эффекта ускрения диффузии олова в концентрированном твердом растворе системы медь—олово.

Композиционные материалы (КМ) обеспечивают высокую твердость, прочность и износостойкость при несколько ограниченной технологичности. В качестве армирующего компонента в дискретно-упрочненных КМ наиболее часто используют частицы карбидов, нитридов или оксидов. Аморфные металлические материалы могут служить альтернативным армирующим компонентом, так как упрочнение данными частицами может обеспечить улучшенные свойства из-за большей силы межфазной связи между частицами и матрицей, чем у традиционных упрочнителей. В представленной работе успешно получен лист металломатричного композиционного материала на основе сплава Al—5%Zn—5%Ca, армированного частицами аморфных металлических стекол состава Co₄₈Cr₁₅Mo₁₄C₁₅B₆Tm₂ и плакированного сплавом АА5083. Толщина центрального слоя сплава Al—5%Zn—5%Ca, упрочненного частицами металлических стекол, занимала 60 % толщины листа, а плакировка суммарно — 40 %. Гранулы КМ получали путем механического легирования с последующей их консолидацией методом сварки прокаткой в оболочке плакировки при температуре, не превышающей температуру расстеклования аморфного компонента. Методами рентгенофазового и дифференциального термического анализа показано, что после обработки в планетарной мельнице и последующей консолидации в процессе горячей прокатки металлические стекла сохраняют аморфную структуру. С помощью сканирующей электронной микроскопии проведен анализ микроструктуры на разных стадиях получения КМ. Оценены механические свойства при испытаниях на одноосное растяжение материала при комнатной температуре. В прокатанном состоянии объемная доля аморфных частиц составила около 10 %, а их размер варьировался от 2 до 187 мкм. Твердость полученного КМ оказалась на 25 % больше, чем у сплава матрицы Al—5%Zn—5%Ca. При этом предел текучести плакированного композиционного материала в 2 раза выше этого показателя у образцов сплавов матрицы и плакировки.

Проведены исследования состава и кристаллической структуры соединений, полученных методом самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (СВС) из порошковой смеси состава, ат.%: 5Ta—2Ni—3Al с последующим вакуумным переплавом при температуре 3000 °C. В результате СВС получен продукт, содержащий фазы TaNiAl (τ₁-фаза Лавеса), NiAl, Ni₂Al₃ и Ta. Его микроструктура характеризуется наличием тройных фаз, имеющих, по данным элементного анализа, состав Ta₈₅Ni₇Al₈, Ta₅₂Ni₂₀Al₂₈ и Ta₅₃Ni₂₅Al₂₂. На рентгенограмме переплавленного материала обнаружены отражения, не принадлежащие ни одной из известных тройных фаз в рассматриваемой системе Ta—Ni—Al. На основе гомологического подхода установлено, что эти отражения принадлежат трем фазам со структурными типами W₆Fe₇ (R3m), Ti₂Ni (Fd3m) и Ta₃Al (P4₂/mnm). Их удалось идентифицировать как отражения трех соединений Ta_6,5Ni_6,5, Ti₂Ni и Ta_2,84Al_0,91 с параметрами элементарной ячейки, отличающимися от таковых для этих же соединений при сохранении структурного типа. Отмечено увеличение параметров элементарной ячейки всех обнаруженных фаз по сравнению с известными бинарными интерметаллидами. Это может быть связано с наличием в кристаллической решетке атомов Al для фазы Ta_6,5Ni_6,5 и атомов Al и Ta в фазе со структурным типом Ti₂Ni. Методом рентгеноструктурного анализа и кристаллохимического моделирования фазы Ta_6,5Ni_6,5 и Ti₂Ni идентифицированы как Ta₆Ni₆Al и Ta₂Ni_0,5Al_0,5, определены их структурный тип, состав и параметры элементарной ячейки. Методом полнопрофильного анализа проведено уточнение структуры и состава, а также определены параметры элементарной ячейки фаз и их количественное соотношение в материале. Установлен фазовый состав материала, мас.%: 47 Ta₆Ni₆Al, 16 Ta₂Ni_0,5Al_0,5 и 37 Ta₃Al.

В настоящей работе сочетанием методов непродолжительной (до 150 мин) высокоэнергетической механической обработки (ВЭМО) и искрового плазменного спекания (ИПС) были получены наноструктурированные механокомпозиты из несмешивающихся между собой металлов Cu, Crи 5÷70 мас.% W, наноструктурированные консолидированные материалы на их основе и наноструктурированный градиентный материал Cu / Cu—Cr—W с различным содержанием вольфрама. Для получения механокомпозитов Cu—Cr—Wпроводилась ВЭМО порошковых смесей Cu+ Cr+ (5÷70мас.%)\W в шаровой планетарной мельнице Активатор-2S при скорости вращения барабанов 1388 об/мин и планетарного диска 694 об/мин в среде аргона в течение 150 мин. Консолидация механокомпозитов Cu—Cr—W осуществлялась методом ИПС при температурах 800—1000 °С, давлении 50 МПа в течение 10 мин. Наноструктурированный градиентный спеченный материал на основе Cu—Cr—W-псевдосплавов запрессовывался послойно в следующей последовательности (от чистой меди к псевдосплаву с увеличением массовой доли вольфрама): Cu / Cu— Cr—5%W / Cu—Cr—15%W / Cu-Cr-70%W и спекался при температуре 800 °C в течение 10 мин. Исследованы кристаллическая структура, микроструктура и свойства механокомпозитов Cu—Cr—W и консолидированных материалов на их основе в зависимости от условий получения. Показано, что наноструктура, сформированная в механокомпозитах на стадии непродолжительной ВЭМО (до 150 мин), сохранялась после ИПС для всех составов Cu—Cr—W(5÷70 мас.% W). По данным СЭМ и ЭДС тугоплавкие частицы W (d~ 20÷100 нм) и Cr (d~ 20÷50 нм) равномерно распределены в объеме материала (в медной матрице). Твердость консолидированных образцов Cu—Cr—15%W, полученных из наноструктурированных порошковых смесей (после 150 мин ВЭМО) методом ИПС при t= 800 °С в ~6 раз превышает твердость образцов, спеченных из смеси исходных компонентов (без ВЭМО). Для наноструктурированного состава Cu—Cr—70%W(t_ипс = 1000 °С) значение твердости было в ~3 раза выше, чем у ми­крокристаллических аналогов. Образцы Cu—Cr—15%W и Cu—Cr—70%Wобладали наибольшей относительной плотностью — до 0,91. Удельное электрическое сопротивление наноструктурированных композитов Cu—Cr—W приблизительно в 2 раза превышало этот показатель для микрокристаллических образцов. Это может быть обусловлено увеличением гра­ниц зерен и накоплением различного рода дефектов в материале на стадии ВЭМО. Полученные результаты показывают перспективность использования сочетания методов кратковременной ВЭМО и последующего ИПС для создания консолидированных нанокристаллических композитов Cu—Cr—Wи градиентных материалов на их основе.

Рассмотрены условия формирования стабильных и метастабильных алюминидов Al_n(Zr_1-x.Nb_x), образующихся при кристаллизации перегретых расплавов системы Al— Zr—Nb. При близком содержании циркония в сплавах (0,23—0,25 ат.%) содержание ниобия изменялось от 0,05 до 0,21 ат.%. Сплавы готовили в печи сопротивления при температуре 1230 °С в атмосфере аргона в графитовых тиглях. Разливку сплавов проводили в бронзовую изложницу, скорость охлаждения в которой составляла примерно 200 град/с. Электронной сканирующей и оптической микроскопией, а также методами рентгенофазового, рентгеноструктурного и микрорентгеноспектрального анализов, в том числе атомно-эмиссионной спектрометрией с индуктивно связанной плазмой, изучены структурные особенности, характер распределения, морфология, состав матрицы, дендритных ячеек и алюминидов, а также структурный тип интерметаллидов в исследуемых сплавах. Показано, что при перегреве расплавов системы Al—Zr—Nb над температурой ликвидуса на 360—365 °C происходит смена форм роста стабильных алюминидов структурного типа D0₂₃ от гранной к дендритной и начинают формироваться метастабильные алюминидные фазы с кубической решеткой структурного типа L1₂. При перегреве на 390—395 °C и выше в сплавах образуются только метастабильные алюминиды, имеющие как полиэдрические, так и дендритные формы роста. Околоперитектический (по ниобию) состав сплава Al—Zr—Nb (при содержании циркония, более чем в 7 раз превышающем перитектическое) определяет формирование в нем большой доли метастабильных алюминидов Al_nZr с кубической решеткой L1₂. Показано, что в соответствии с правилами изоморфизма Nb замещает Zr в эквивалентных позициях кристаллической решетки алюминидов. С увеличением температуры перегрева расплавов интенсивность изоморфизма в формирующихся интерметаллидах Al₄(Zr_0,79Nb_0,21 ) возрастает.

С помощью методов электроискрового легирования (ЭИЛ), импульсного дугового испарения (ИДИ) и гибридной тех- ногии ЭИЛ—ИДИ с использованием электродов TiCNiCr и TiCNiCr—Dy₂O₃, полученных методом порошковой металлургии, были нанесены одно- и двухслойные покрытия на подложки из стали 40Х. Структура, элементный и фазовый составы электродов и покрытий исследовались с помощью растровой электронной микроскопии, энергодисперсионной спектроскопии и рентгенофазового анализа. Трибологические свойства покрытий определялись в результате испытаний по схеме «стержень—диск» в контакте с контртелом Al₂O₃ при нагрузках 1, 5 и 10 Н. Температура во время испытаний составляла 20 °C. Потенциал и плотность тока коррозии оценивались с помощью трехэлектродной ячейки с потенциостатом VoltaLab 50. Результаты показали, что электроды состоят из зерен TiC размером 12 мкм, твердого раствора Ni в Cr и, в случае легированного электрода, — частиц Dy₂O₃ размером до 5 мкм. ЭИЛ-покрытия имели малодефектную мелкозернистую структуру, состоящую также из областей твердого раствора Ni и Cr в Fe и зерен TiC с максимальным размером 0,3 мкм. Покрытия с добавкой Dy₂O₃ обладали меньшим коэффициентом трения при нагрузках 1, 5 и 10 Н. Все покрытия при испытаниях в 1N растворе H₂SO₄ находились в устойчивом пассивном состоянии и обладали высокой коррозионной стойкостью: плотность тока коррозии покрытий минимум в 4 раза была меньше значений, полученных для подложки из стали 40Х.

3 апреля 2020 г. исполнилось 70 лет доктору технических наук, профессору кафедры металлургии цветных металлов Уральского федерального университета им. первого Президента России Б.Н. Ельцина (г. Екатеринбург) Логиновой Ирине Викторовне.