Исследован способ флотации, при котором в качестве газовой фазы используют смесь воздуха с насыщенным водяным паром. При контакте пара с жидкостью граничный слой пузырька нагревается за счет теплоты конденсации, которая далее расходуется уже на испарение пара – пузырек расширяется и оттесняет «горячий» слой с поверхности в объем, а его место занимает недогретая жидкость, и процесс конденсации возобновляется. Волнообразное повторение процессов конденсация↔испарение обуславливает затухающие пульсации поверхности пузырька, что изменяет результат флотации. Способ флотации паровоздушной смесью использован при обогащении медно-никелевого сырья по схеме «в две струи»: из 1/2 части исходного сырья выделяют черновой концентрат 1-й струи флотации, смешивают его с другой 1/2 частью руды и с использованием процесса аэрозольной колонной флотации выделяют готовый черновой концентрат 2-й струи флотации. При обогащении руд Печенгского района (Россия) по схеме со струйным движением исходного питания и чернового концентрата с применением в качестве газовой фазы при флотации паровоздушной смеси прирост извлечения никеля составил 2,93 %, меди – 3,22 %. Переход на технологию струйной паровоздушной флотации при обогащении отвальных шлаков МЗ ОАО «ГМК «Норильский никель» привел к повышению извлечения никеля с 45,94 до 47,34 % и меди с 78,27 до 82,77 %.

Исследованы температурные зависимости кинематической вязкости высокоэнтропийных расплавов (ВЭР) состава, ат.%: Cu–20Sn–20Pb–20Bi–20Ga, Cu–50Sn, Cu–50Pb, Cu–50Ga, Cu–50Bi в интервале температур от 1550 до 1300 °С. Показано, что перегрев расплав выше определенной температуры (tгом) приводит к появлению гистерезиса вязкости, что свидетельствует об изменении структурного состояния ВЭР. Значения tгом для всех изученных расплавов находятся в пределах 925–1185 °С. Обнаружено, что нагрев ВЭР до определенных температур (t*) ведет к изменению энергии активации вязкого течения (Е) и энтропийного множителя (A) в уравнении Аррениуса: v = Aexp[E/(RT)]. В рамках теории Эйринга проведена оценка величины энтропии вязкого течения (ΔS≠) для изученных ВЭР. Выявлено, что для 5-компонентного расплава Cu–Sn–Pb–Bi–Ga величина ΔS≠ в режиме охлаждения в 2,6 раза меньше, чем при нагреве. Обнаруженные реологические характеристики ВЭР позволяют рассматривать данные расплавы как перспективные функциональные материалы: припои, теплоносители электрические контакты.

Изложены альтернативные представления о механизме восстановления кристаллических оксидов металлов при электролизе расплавов CaCl2, активно обсуждаемом в мировой научной литературе последние 15 лет. На основании известных экспериментальных данных о природе раствора Ca–CaCl2 и его восстановительных свойствах показано, что восстановление оксидов металлов может происходить без прямого контакта с катодом в объеме гомогенного солевого расплава Ca–CaCl2 вблизи катода, т.е. в католите. Восстановителем в этом случае является растворенный в расплаве кальций в форме катионов Са+. При этом многократно увеличивается площадь реакционной поверхности, что благоприятно сказывается на протекании гетерофазных химических реакций. Способ введения ионов Са+ в солевой расплав может быть любым: путем электролиза CaCl2 или за счет растворения в данном расплаве металлического кальция, и он не изменяет сути предлагаемой модели процесса.

Рассмотрены основные направления ресурсо- и экологосберегающих технологий получения вторичных алюминиевых сплавов в современных производственных условиях. Проведен анализ видов сырья и применяемых плавильных агрегатов, показаны перспективные пути дальнейшего совершенствования данного производственного процесса. Выявлено, что традиционным промышленным способом переработки вторичного алюминиевого сырья, широко используемым на практике, является термическая обработка в среде расплавленных смесей хлоридов. Предложены бессолевые технологии переработки алюминиевых шлаков, основанные на разделении металла и оксидов путем механического воздействия на них в условиях высоких температур в среде печной атмосферы или металла-коллектора. Рассмотрены их преимущества по сравнению с широко распространенной солевой технологией: материалы, применяемые для обработки расплава, существенно дешевле хлоридов щелочных металлов; отвальные шлаки являются экологически чистыми; процесс имеет высокую производительность, так как осуществляется в одном металлургическом агрегате, что исключает необходимость проведения в нем операции чистки стенок и донной части. Показаны примеры реализации рассмотренных бессолевых технологий переработки алюминиевого сырья в условиях нескольких российских металлургических предприятий.

Представлены результаты исследования границы раздела «металл–неметалл» при формировании электроконтактных пробок путем воздействия на расплав металла импульсным магнитным полем высокой напряженности. Показано, что предлагаемая магнитно-импульсная технология позволяет существенно снизить переходное электрическое сопротивление между электроконтактными пробками и анодным блоком электролизера за счет повышения плотности контакта.

Методом конечных элементов и с использованием программы MSC.SuperForge получены количественные данные и установлены основные закономерности распределения напряженно-деформированного состояния и температуры при моделировании ковки на радиально-ковочной машине с углами кантовки 30°, 60°, 90°, 120°, 150° и 180° и величинами обжатий 10, 15 и 20 %. Показано, что степень деформации сдвига имеет максимальное значение на участках, прилегающих к поверхности заготовки, а наименьшее – в центральной ее зоне.

Разработаны алгоритмы расчета конструкции заготовки и штампового оснащения для производства компрессорных лопаток авиационных двигателей из титановых сплавов. Предложенная система проектирования позволяет автоматически формировать чертежи обрезных и обжимных штампов, что приводит к значительному сокращению времени технологической подготовки производства. Проведен подробный анализ особенностей конструктивных элементов лопатки. Принятые ограничения и технологические решения позволили сформировать обобщенные алгоритмы формирования поверхности разъема штампов по всему контуру гравюры для разных конфигураций штампованных поковок. Созданы алгоритмы и программы расчета трехмерных координат точек, описывающих конфигурацию полости штампа, базовых поверхностей для установки контрольных шаблонов, а также форму и габаритные размеры верхнего и нижнего вкладышей штампа. В результате была получена обобщенная математическая модель окончательного штампа в виде трехмерного массива базовых точек, соединенных ребрами в виде прямых или сплайнов. Она может служить основой для создания конструкторской документации технологической оснастки и средств ее контроля.

В лабораторных условиях исследовано влияние величины относительного обжатия и различия шероховатости валков на опережение и изгиб в вертикальной плоскости на выходе из валков при прокатке образцов алюминиевых сплавов на стане ДУО-180. Установлено, что опережение со стороны неполированного (верхнего) валка больше, чем со стороны полированного (нижнего). Показано, что в первом и последующих проходах происходит изгиб переднего конца листа в вертикальной плоскости в сторону валка с бóльшим диаметром. Кривизна этого изгиба растет с повышением показателя формы очага деформации (lср/hср). С увеличением различия диаметров рабочих валков (kR) радиус изгиба листа уменьшается, а кривизна растет.

В условиях ООО «НПП Вектор Машиностроения» (г. Новокузнецк) исследовано влияние плотности пенополистироловых моделей на качество тонкостенных отливок крышки корпуса газоанализатора из сплава АК7, выплавленного на основе отходов собственного производства (шихта содержала 50–55 % вторичных материалов). Для вспенивания полистирола (фирмы «STYROCHEM», г. Монреаль, Канада) и изготовления моделей использовался автоклав ГК-100-3М. Варьируя термовременные режимы автоклава, получали разную плотность модели ρ = 0,017, 0,019, 0,022, 0,024 и 0,026 г/см3. На основе экспериментальных исследований определены и обоснованы оптимальные значения этого показателя (ρ = 0,022÷0,024 г/см3), при которых модель обладает требуемыми качеством поверхности, жесткостью и прожигаемостью, способствующими минимизации литейных дефектов (несоответствие требуемым геометрическим размерам, спай, недолив) при получении тонкостенных отливок с заданными свойствами.

Исследовано влияние водородного легирования на свойства брикетов, полученных из титановой губки компактированием в закрытой пресс-форме при температурах 170, 325, 400 °C и давлении 1000 МПа. Полученные результаты показывают целесообразность использования эффекта водородного пластифицирования при изготовлении квазимонолитных заготовок из некомпактного сырья в виде титановой губки методами обработки давлением.

С помощью математической модели изучена свободная конвекция шлакометаллического расплава («ванны») в печи с барботажным слоем при его продувке в пузырьковом и струйном режимах. Установлено, что средние по объему скорости движения ванны на порядки больше, чем скорости ее пневматического перемешивания потоками всплывающих пузырей и газожидкостными струями. Работа перемешивания расплава при свободной конвекции, совершаемая в основном в фурменной плоскости, анизотропна. В вертикальном направлении ее удельное значение достигает 1,25 МДж/т, а в горизонтальном – не превышает 43 кДж/т.

Электролитическое производство алюминия из криолитоглиноземных расплавов сопровождается значительными выбросами фтористых соединений, которые способствуют появлению атмосферной коррозии металлических поверхностей промышленных объектов. Для оценки влияния выбросов на коррозионную устойчивость стали и цинка определена скорость коррозии в атмосферных выпадениях (вода, полученная при таянии проб свежевыпавшего снега (аналог дождя) или лежалого снежного покрова, а также атмосферный воздух, загрязненный техногенными выбросами), отобранных на различных расстояниях от Братского и Иркутского алюминиевых заводов. Установлено, что скорость коррозии уменьшается с удалением от промышленных площадок, и у оцинкованного железа она в 2–3 раза ниже, чем у стали Ст3 в тех же условиях.