Выполнено холодное моделирование гидрогазодинамики барботируемой жидкой ванны плавильного агрегата «Победа» (ПАП) с использованием донной фурмы в защитной газовой оболочке. Показано, что внедрение газа в жидкость при величине критерия Архимеда Ar = 5÷60 протекает в пульсационном режиме. Исследована область взаимодействия газа с жидкостью при Ar = idem для раздельного и совместного истечения воздуха через кольцевое и круглое сопла. При всех рассматриваемых значениях Ar в жидкости образуется двухфазная зона, состоящая из «ножки» различной геометрической формы, каверны и газожидкостного слоя над поверхностью ванны. Выявлены наиболее характерные особенности формирования зоны продувки, геометрии факела и его структуры в зависимости от условий ввода дутья и значений Ar. Обнаружено, что при интенсивной продувке через центр фурмы и кольцевой зазор в структуре каверны преобладает эжектированная жидкость, доля которой возрастает при увеличении расхода газа в оболочке, а вблизи среза сопла «ножка» состоит из газовой фазы. Сформулировано предположение, что наличие в окислительной струе дополнительного количества сульфидного расплава обеспечивает более полное разрушение магнетита в объеме ванны и образование защитного гарнисажа в непосредственной близости от сопла. Проведена количественная оценка размеров наиболее характерных геометрических участков факела, свидетельствующая о периодическом и экстремальном характере распространения струи в жидкости. Получены эмпирические уравнения взаимосвязи максимальных продольных и поперечных размеров «ножки» с динамическими условиями ввода дутья в оболочку (Ar_об) и центральную трубу (Ar_ц) для двух областей значений Ar: Ar_об ≥ Ar_ц и Ar_об ≤ Ar_ц. Установлено, что ввод дутья в оболочку повышает скорость расширения «ножки» на срезе сопла до 137 мм/с. Определена зависимость средней высоты (H_ср, м) подъема брызг над спокойной поверхностью ванны, которая в интервалах 25 ≥ Ar_об ≥ 5 и 60 ≥ Ar_ц ≥ 12 имеет вид H_ср = 0,027(Ar_об + Ar_ц) ^0,27. По уравнению Шлихтинга рассчитана величина максимального удаления от среза сопла, когда сохраняется совместное осевое движение в жидкости кольцевой и круглой струй с равными скоростями. Предполагается, что защитный эффект работы донной фурмы с оболочкой проявляется в зоне фурменного пояса на расстоянии 7–10 см от среза сопел. Отмечено, что каверна после отрыва от сопла перемещается вниз по вертикали, а встречный поток жидкости, набегая на лобовую часть каверны, движется в противоположном направлении, обтекая поверхность раздела фаз с соизмеримой скоростью. На основании более интенсивного изменения поперечного размера зоны взаимодействия в области сопел и заметного бокового движения жидкости рекомендовано принятие соответствующих мер по снижению эрозивного воздействия расплава в зоне фурменного пояса ПАП в начальном участке развития струи.

Проведены полупромышленные испытания хлоридовозгоночной технологии извлечения лития из петалитовой руды с попутным получением цементного клинкера. Определены основные технико-экономические показатели производства карбоната лития. Метод хлоридовозгоночного обжига позволяет совместить обжиг руды и возгонку лития с процессом получения (обжигом) портландцементного клинкера. Таким образом появляется возможность распределить энергозатраты высокотемпературного обжига на гораздо больший объем продуктов – клинкер и соли лития. Извлекаемый литий в виде паров хлорида лития улавливается водным поглотительным раствором, имеющим многократно меньший объем по сравнению с объемами выщелачивающих растворов в известковой, сернокислотной или автоклавной щелочной технологиях. Соответственно уменьшаются потоки перерабатываемых растворов, что существенно экономит реактивы и энергию при их переработке, а также значительно снижает капитальные затраты на емкостное оборудование. Благодаря высокому содержанию в литиевых алюмосиликатных рудах оксидов алюминия и кремния возможно их использование в производстве цементного клинкера вместо глинистого компонента шихты.

В детектирующем устройстве позитронной эмиссионной томографии (ПЭТ) используются кристаллы-сцинтилляторы, обеспечивающие высокое качество снимков. К перспективным кристаллам для ПЭТ-детекторов относят ортосиликаты лютеция, активированные церием. Оптические свойства получаемых кристаллов-сцинтилляторов напрямую зависят от примесного состава исходных материалов, в связи с чем к ним устанавливаются достаточно жесткие требования по содержанию основного вещества: Lu₂O₃ – 99,999 мас.% , CeO₂ – 99,99 мас.%. В качестве исходного материала для получения оксида лютеция требуемой чистоты применяли его концентрат с содержанием основного вещества 99,1 мас.%, для получения оксида церия – карбонаты редкоземельных материалов, состав которых включал до 54 % церия. В работе представлены схемы технологического процесса получения высокочистых Lu₂O₃ и CeO₂, основанные на сочетании методов экстракции и ионного обмена. Экстракционную очистку лютеция и церия от сопутствующих редкоземельных примесей осуществляли с применением экстрагента «Aliquat 336» и три-n-бутилфосфата соответственно. Были рассчитаны основные режимы работы экстракционных каскадов. Общее количество ступеней для очистки лютеция составило 17, для очистки церия – 20. Технология очистки оксидов лютеция и церия состоит в комбинировании способов очистки и варьирования циклов в зависимости от содержания примесей, в связи с чем необходим оперативный контроль качества получаемых веществ практически после каждой стадии. Аналитический контроль химической чистоты технологических продуктов осуществлен методами масс-спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой и искровым источником возбуждения пробы.

Фрикционная перемешивающая обработка (ФПО) – это передовая технология поверхностного изменения микроструктуры металлов и сплавов для улучшения механических и эксплуатационных свойств. Предыдущие работы по обработке титановых сплавов показали, что варьирование технологических параметров ФПО (таких, как скорость вращения, скорость перемещения и сила прижима инструмента) значительно влияет на эволюцию микроструктуры и механические свойства ВТ6. Однако влияние многопроходной ФПО на сплав ВТ6 не было изучено. Поэтому в работе исследовано влияние четырехпроходной ФПО титанового сплава ВТ6 на эволюцию микроструктуры, механические свойства и износостойкость этого сплава. Анализ микроструктуры показал, что зоне перемешивания формируется неоднородная микроструктура с динамически рекристаллизованными равноосными α-зернами, β-зернами и β-областями с α-фазой игольчатого и ламинарного типов, что связано с температурным градиентом зоны перемешивания в процессе ФПО. Установлено, что с увеличением количества проходов ФПО до 3 раз наблюдается повышение предела прочности (до 1173 МПа) и износостойкости (на 33 %). Улучшение предела прочности образцов после 3 проходов ФПО обусловлено уменьшением размеров зерен в зоне перемешивания на 88 % по сравнению с исходным ВТ6. Показано, что после 4 проходов ФПО в зоне перемешивания происходит увеличение размеров зерен и понижение предела прочности до 686 МПа, что связано с образованием крупных дефектов по контуру потоков металла. При этом износостойкость ВТ6 после 4 проходов ФПО возрастает на 39 % по сравнению с исходным материалом.

Методом точек кипения (изотермический вариант) определены значения парциального давления насыщенного пара свинца над свинцово-оловянными растворами, содержание свинца в которых (остальное – олово) составило 96,43; 93,02; 89,55; 80,73; 64,18 и 43,80 мас.% (93,93; 88,42; 83,08; 70,59; 50,65 и 30,87 ат.% соответственно). Величины парциального давления олова рассчитаны численным интегрированием уравнения Дюгема–Маргулеса с использованием вспомогательной функции, предложенной Даркеном. Показатели парциальных давлений олова и свинца над их расплавами аппроксимированы температурно-концентрационными зависимостями. Общая погрешность определений вычислена как сумма погрешностей независимых измерений: температуры, массы, давления, аппроксимации экспериментальных данных, и равна 7,78 %. На основании данных о парциальном давлении насыщенного пара свинца и олова рассчитаны и уточнены границы полей сосуществования жидкости и пара в системе олово–свинец в форвакууме 100 и 1 Па: температура кипения – как температура, при которой сумма парциальных давлений металлов равна 100 и 1 Па; состав пара – как соотношение величин парциального давления паров металлов при этой температуре кипения. Установлено, что причиной повышенного содержания олова в свинцовом конденсате при дистилляции сплавов с содержанием свинца менее 5 ат.% (8,41 мас.%) и накоплением олова в остатке от дистилляции являются сопоставимые со свинцом значения парциального давления пара олова. При дистилляционном разделении свинцово-оловянных расплавов испарением свинца в реальном процессе в неравновесных условиях накопление олова в кубовом остатке не должно превышать значение ~50 мас.%. Превышение указанной концентрации будет сопровождаться получением конденсата, для которого необходимо повторение процесса «испарение–конденсация».

Проведено сравнительное исследование способов борирования, карбоборирования и боросилицирования титана ВТ1-0 с целью повышения износостойкости в условиях агрессивных сред и повышенных температур. Исследована микроструктура диффузионных покрытий, определена их толщина и микротвердость. Диффузионное насыщение образцов из титана ВТ1-0 размерами 10×10×25 мм проводили из насыщающих обмазок на основе карбида бора. Режим насыщения: температура процесса – 950 °С, время насыщения – 1,5 ч. По окончании высокотемпературной выдержки образцы извлекали из печи, охлаждали на воздухе до комнатной температуры, очищали от насыщающей обмазки деревянными шпателями и кипятили в мыльно-содовом растворе в течение 1 ч. На поверхности титана образуется непрерывный диффузионный слой толщиной 80–100 мкм. Боросилицированный диффузионный слой, полученный насыщением титана из обмазки состава (%) 45B₄C–5Na₂B₄O₇–22Si–5NaF–3NaCl–20CrB₂, имеет более высокую микротвердость (1520 HV_0,1) против карбоборидного покрытия (1280 HV_0,1) и боридного (1120 HV_0,1). При этом у боридного и карбоборидного покрытий, полученных, соответственно, насыщением из обмазок состава (%) 45B₄C–5Na₂B₄O₇–5NaF–25Al₂O₃–20CrB₂ и 70B₄C–5Na₂B₄O₇–5NaF–20CrB₂, наблюдается ярко выраженное зональное строение. Верхняя зона этих покрытий, обладая повышенной микротвердостью, также имеет высокие показатели хрупкости, что не позволяет точно замерить распределение микротвердости в силу выкрашивания и трещинообразования в местах измерения Рентгенографические исследования качественного состава покрытий на титане проводили на рентгеновском дифрактометре ДРОН-6 в фильтрованном CuK_α-излучении (λ = 1,5418 Å) в интервале углов 2θ = 20÷80°. В диффузионном покрытии наблюдаются рефлексы карбида титана, боридов хрома и титана, некоторое количество интерметаллида Cr₂Ti. Боридные фазы хрома и титана относятся к высокобористым фазам с высоким удельным содержанием бора: TiB, CrB, Ti₂B₅, Ti₃B₄ и Cr₂B₃.

Проведенное исследование было направлено на разработку новых сплавов с повышенными прочностью и термостойкостью на базе системы Al–Cu–Mn без применения операций высокотемпературной обработки. Рассмотрено 7 экспериментальных сплавов, содержащих постоянную концентрацию (2 %) магния с переменным содержанием (от 0 до 4 %) меди. Выявлено, что добавка Mn ~ 2 % практически полностью входит в состав твердого раствора алюминия. Для меди в литой структуре установлено распределение между твердым раствором алюминия и эвтектическими включениями фазы Al₂Cu. Экспериментальным путем определено, что при содержании меди в сплаве 2 и 3 % в твердом растворе алюминия содержится примерно равное количество меди – до 1,5 %. Исследована деформационная пластичность экспериментальных сплавов по режиму холодной прокатки со степенью обжатия 80 и 95 %. Установлено, что для сплавов, содержащих до 3 % меди, проведение предварительной обработки не требуется – они обладают высокой технологичностью при обработке давлением. Изучено влияние термической обработки в интервале температур отжига 200–600 °С на структурные и фазовые характеристики сплавов. Выполнена оценка упрочнения сплава в процессе многоступенчатых отжигов посредством измерения твердости. Полученные данные позволили оценить влияние меди и проанализировать термостойкость модельных сплавов. Проведены испытания на растяжение холоднокатаных листов толщиной 0,5 мм со степенью обжатия 95 % сплавов, содержащих 2 и 3 % меди. Результаты показали высокие значения свойств – в частности, сплав c добавкой 3 % меди обладает сопоставимой прочностью со сплавом 1201 в состоянии T6.