Рассмотрено совместное действие полисахаридов (карбоксиметилированной целлюлозы и карбоксиметилированного крахмала) с жидким стеклом при флотации оталькованной медно-никелевой руды. На основании анализа результатов флотации, оценки гидрофобности и поверхностного заряда минералов показано, что композиция карбоксиметилированных полисахаридов и жидкого стекла гидрофилизирует поверхность талька более эффективно, чем каждый из реагентов по отдельности. При этом одно жидкое стекло почти не депрессирует поверхность талька. Эффективная депрессия флотоактивных силикатов достигается при последовательной подаче полисахарида и жидкого стекла. В этих условиях жидкое стекло вносит существенный вклад в увеличение отрицательного заряда поверхности частиц талька. Эффект проявляется в большей мере для композиции с крахмалом, имеющим более низкую степень замещения по сравнению с целлюлозой. В результате существенно падает извлечение флотоактивных магнийсодержащих силикатов при небольшом снижении извлечения сульфидов. С целью определения особенностей механизма депрессии талька и сульфидных минералов при флотации на основании полученных данных по значениям электрокинетического потенциала и силы отрыва были выполнены расчеты по расширенной теории ДЛФО. Установлено, что для сульфидных минералов потенциальный барьер их взаимодействия с пузырьком воздуха отсутствует при применении любых композиций исследованных депрессоров. Предложен следующий механизм взаимодействия: в случае, если в первую очередь подается жидкое стекло, то гидрофилизация базальной поверхности талька весьма незначительна по причине затруднения закрепления ионов SiO(OH)^–; напротив, когда сначала вводится карбоксиметилированный полисахарид, происходит существенная гидрофилизация поверхности талька карбоксильными группами вследствие гидрофобного взаимодействия между соответствующими участками макромолекулы и базальной поверхности талька.

Методом плазменной сварки проникающей дугой заготовок из сплава ВТИ-4 на основе орторомбического алюминида титана Ti₂AlNb получены сварные соединения и исследованы их структура и механические свойства. Установлено, что динамическое воздействие проникающей дуги оказывает положительное влияние на качество сварного соединения: исключаются непровар, возникновение пористости и микротрещин, а также формируется благоприятная форма корня шва. Обнаружено, что сварное соединение состоит из зоны плавления (ЗП), зоны термического влияния (ЗТВ) и основного металла (ОМ). В зависимости от фазового состава и морфологии фаз ЗТВ можно разделить на 4 области: ЗТВ1 из крупных зерен β-фазы вблизи линии сплавления, ЗТВ2 из крупных зерен β-фазы + α₂, ЗТВ3 с более фрагментированными зернами β-фазы с сохранением большего количества α₂-фазы и ЗТВ4, имеющей фазовый состав β + α₂ + О. Последующая термическая обработка (ТО: закалка при температуре 920 °С с выдержкой 2 ч и охлаждением на воздухе с последующей выдержкой 6 ч при 800 °С и дальнейшим охлаждением на воздухе) обеспечивает сохранение зонной структуры сварного шва, но приводит к формированию во всех зонах внутри β-зерен частиц O-фазы. Микротвердость сварного шва в зоне плавления соответствует 360±15 HV0,2, а после ТО она возрастает до 382±20 HV0,2. Прочностные свойства сварного соединения после ТО находятся на уровне выше 90 % от показателей исходной кованой заготовки (σ_в = 1120 МПа, σ_0,2 = 1090 МПа), а пластичность близка к исходному состоянию (δ = 2,1 %).

Композиционные материалы на основе сплавов системы  Al–Si, упрочненные высокодисперсной фазой карбида титана, характеризуются улучшенными свойствами и относятся к группе перспективных конструкционных материалов. В настоящее время наиболее доступным и эффективным способом их получения является самораспространяющийся высокотемпературный синтез (СВС), основанный на экзотермическом взаимодействии прекурсоров титана и углерода непосредственно в расплаве. В работе обоснована целесообразность и показан успешный опыт синтеза 10 мас.% фазы карбида титана в расплаве сплава АК10М2Н и получения композиционного материала АК10М2Н–10%TiC. На образцах матричного сплава и полученного на его основе композиционного материала реализована термическая обработка по режиму Т6 с различными температурно-временными параметрами операций закалки и старения, по результатам которых выбраны оптимальные условия термообработки, обеспечивающие получение максимальной твердости. Исследована макрои микроструктура, проведены микрорентгеноспектральный и  рентгенофазовый  анализы  полученных  образцов. Выполнен комплекс сравнительных испытаний разных групп свойств. Установлено, что образцы АК10М2Н–10%TiC до и после проведения термической обработки по оптимальным режимам имеют  плотность, близкую к расчетному  значению. Показано, что совместное  проведение армирования и термообработки способствует существенному повышению показателей твердости, микротвердости и прочности  на сжатие при незначительном  уменьшении пластичности, а также позволяет сохранить значения коэффициента термического линейного расширения, жаропрочности и стойкости к углекислотной и сероводородной  коррозии на уровне исходного сплава. Наибольший эффект отмечен при исследовании трибологических характеристик: проведение термической обработки композиционного материала по рекомендованному режиму способствует существенному снижению скорости изнашивания и коэффициента трения, позволяет исключить схватывание  и появление задиров, а также не допустить повышения температуры вследствие разогрева при трении.

В рамках работы проведено изучение влияния содержания иттрия на изменение свойств частиц как в ходе контролируемого осаждения, так и после термообработки. Осаждение проводили при постоянном значении pH= 5 из азотно-кислых растворов, где концентрация циркония составляла 1 моль/дм³, а содержание иттрия – от 0 до 30 % в пересчете на их оксиды. Температуры сушки и обжига осадков составляли 40 и 1000 °C соответственно. Показано, что при содержании Y вплоть до 15 % происходит постоянное увеличение среднего диаметра частиц гидроксида циркония в процессе осаждения, при повышении концентрации Y до 30 % средний размер частиц возрастает в течение первых 10 мин осаждения, после чего происходит его плавное снижение. Наибольший диаметр частиц наблюдался у образца с 7 % Y. Во всех случаях отмечено формирование сфероидальных агрегатов. При этом с повышением содержания Y происходят сглаживание границ между частицами и снижение степени соосаждения Y в процессе синтеза с 80 до 60 %. В зависимости от концентрации иттрия получены различные модификации порошков стабилизированного диоксида циркония: при 2–7 % Y – тетрагональный ZrO₂, а при 15–30 % Y – кубический ZrO₂. Таким образом, полученные в ходе исследований результаты могут быть полезны для разработки технологии производства порошковых материалов для различного применения.

Получены электроды для электроискровой обработки (ЭИО) из горячепрессованных заготовок механически легированной порошковой смеси быстрорежущей стали марки Р6М5К5 с 40  %-ной  добавкой  жаростойкой  керамики  MoSi₂–MoB– HfB₂, полученной методом самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (электрод марки Р6М5К5-К), и без добавки (электрод Р6М5К5). Изучены состав и структура электродных материалов и сформированных из них покрытий. Определены особенности массопереноса горячепрессованных электродов на подложках из штамповой стали 5ХНМ при варьировании частотно-энергетических режимов обработки. Электрод Р6М5К5 состоит из матрицы на основе α-Fe, в которой растворены легирующие элементы, и нерастворенных частиц феррованадия, карбида вольфрама и молибдена. Электрод Р6М5К5-К содержит матрицу на основе α-Fe, бориды и карбид, а также оксид гафния. При использовании электрода Р6М5К5 наблюдался устойчивый привес на катоде за все 10 мин обработки. В случае электрода с добавкой керамики привес отмечался в первые 3 мин легирования. В результате ЭИО на поверхности стали 5ХНМ были сформированы покрытия толщиной до 22 и 50 мкм для Р6М5К5 и Р6М5К5-К соответственно.  Введение  СВС-керамики  способствовало  росту  шероховатости  (Ra)  поверхностных  слоев  с  6  до 13 мкм и твердости с 9,1 до 15,8 ГПа. Покрытие из электрода Р6М5К5 состояло из аустенита (γ-Fe) и характеризовалось высокой однородностью. Покрытие из электрода Р6М5К5-К представляло собой гетерогенную матрицу на основе кристаллического и аморфного железа, аморфной фазы на основе сплава Fe–B и дисперсных фаз HfO₂, HfSiO₄, Fe₃Si и Fe₃B. Высокотемпературными трибологическими испытаниями при температуре 500 °C на воздухе выявлено, что покрытия обладают коэффициентом трения 0,55–0,57 в паре с контртелом из стали AISI 440С, а введение добавки жаростойкой керамики способствовало увеличению износостойкости покрытия в 13,5 раза.

Исследовано влияние содержания марганца (Mn = 0; 0,5; 0,6; 1; 1,5 ат.%) в составе электродов системы Al–Ca–Mn на структуру и свойства электроискровых покрытий,  сформированных на СЛС-подложках из сплава ЭП741НП. Обнаружено, что наибольший привес массы подложки (5,8·10^–4 г) зафиксирован при электроискровой обработке (ЭИО) электродом Al–7%Ca–1%Mn, имеющим низкую степень переохлаждения расплава (Δt = 5 °С). Процесс ЭИО данным электродом с тонкой эвтектической структурой позволяет формировать покрытия с минимальной шероховатостью поверхности (Ra = 3,51±0,14 мкм). Нанокристаллическая структура покрытий была  подтверждена методами просвечивающей  электронной  микроскопии, в том числе с высоким разрешением. По результатам сравнительных трибологических испытаний обнаружено, что наилучшей износостойкостью (1,86 ·10^–5·мм³/(Н· м)) обладает покрытие с максимальной твердостью (10,7±0,8 ГПа), сформированное в процессе ЭИО электродом с содержанием 1,5 ат.% Mn. Показано, что ЭИО электродами Al–Ca–Mn позволяет снизить удельный привес СЛС-сплава ЭП741НП при изотермической (t = 1000 °C) выдержке на воздухе благодаря in situ формированию комплексного термобарьерного слоя, состоящего из оксидов (α-Al₂O₃, CaMoO₄) и интерметаллидов (γ ′-Ni₃Al, β-NiAl) . Установлен предел концентрации Mn (1,0 ат.%) в электроде, при которой барьерный слой сохраняет свои целостность и функциональность.

(08.06.1924 – 30.09.2014)