Оксид алюминия находит широкое применение в качестве носителя катализаторов, в том числе в системах двигателей внутреннего сгорания автомобилей, где рабочие температуры достигают свыше 1000 °С, в связи с чем он должен обладать повышенной термической устойчивостью, или термостабильностью. Данный параметр связывают с наличием пентакоординированных центров на поверхности γ-фазы Al₂O₃. В настоящей работе описано влияние pH осаждения гидроксида алюминия на присутствие пентакоординированных центров на поверхности оксида алюминия. Методом контролируемого двухструйного осаждения синтезировали образцы гидроксида алюминия с его последующим термическим разложением до оксидов. Осаждение проводили при поддержании постоянного значения pH, и для сравнения были синтезированы параллели при постоянных значениях pH = 5, 6, 7, 8 и 9. Исходные реагенты для осаждения представляли собой раствор нитрата алюминия (Al³⁺ = 1 М) и раствор аммиака (10 мас. % NH₄OH). Растворы подавали в реактор в капельном режиме при постоянном перемешивании. Полученные образцы оксида алюминия исследовали методами рентгенофазового анализа и ядерного магнитного резонанса. Полученные данные свидетельствуют о прямой зависимости между значением pH осаждения гидроксидов алюминия и образованием пентакоординированых центров на поверхности получаемых оксидов алюминия: чем выше значение pH осаждения, тем меньше содержание пентакоординированных атомов. Кроме того, была обнаружена зависимость между значением pH осаждения и размерами области когерентного рассеяния – наблюдался ее рост с увеличением pH.

Статья посвящена исследованиям технологии цементационной очистки сульфатных цинковых растворов от примесей, отрицательно влияющих на электролиз цинка. Цель работы – поиск новых вариантов глубокой цементационной очистки растворов, позволяющих сократить расходы цинковой пыли и активирующих добавок (соединений сурьмы и меди) в технологическом процессе и улучшить качество очищенного раствора (снижением в нем содержаний кобальта, никеля, кадмия), подаваемого на электролиз цинка. Разработана новая технология цементационной очистки промышленных растворов, включающая следующие три стадии цементации примесей цинковой пылью: предварительная – очистка растворов от меди до концентрации 90–110 мг/л; первая – совместное осаждение меди, кадмия, кобальта, никеля с добавкой триоксида сурьмы; вторая – глубокая очистка растворов от всех оставшихся после 1-й стадии примесей. Эти стадии осуществлялись при следующих режимах: предварительное осаждение протекало при температуре t = 50 °С, продолжительности τ = 30 мин и расходе цинковой пыли m = 0,2÷0,4 г/л; 1-я стадия очистки – t = 80 °С, τ = 1 ч, m = 2÷3 г/л, дозировка по сурьме – 3–6 мг/л; 2-я стадия очистки – t = 75÷80 °С, τ = 1 ч, m = 2÷3 г/л, дозировка медного купороса по меди – 50 мг/л, по сурьме – 2–3 мг/л. Разработанный метод позволяет снизить содержание примесей в исходном растворе до необходимых пределов для электролиза высококачественного цинка марки SHG. При этом расход цинковой пыли на первую и вторую стадии цементации должен уменьшиться до 35 кг/т цинка.

Изучены физико-химические закономерности выщелачивания олова с поверхности стеклянных подложек отслуживших дисплеев в соляной, серной и метансульфоновой кислотах. Установлено влияние концентрации указанных кислот (0,1– 1,0 н), продолжительности (10–60 мин), температуры (298–353 К) и интенсивности ультразвуковой обработки (УЗО) (120–300 Вт/см²) на показатели выщелачивания. Показано, что ультразвуковое воздействие оказывает положительное влияние на сернокислотное выщелачивание олова, позволяя повышать его извлечение на 14–16 %. При выщелачивании в растворах соляной и метансульфоновой кислот УЗО приводила к снижению извлечения олова до 28 и 1,7 % соответственно, что связано с их разложением под действием ультразвука. Частные порядки реакций выщелачивания олова по HCl, H₂SO₄ и CH₃SO₃H составили 0,8, 1,4 и 1,1, при воздействии ультразвука частные порядки изменялись следующим образом для соответствующих кислот: 1,5, 1,1 и 0,3. Увеличение температуры с 298 до 333 К значительно повышало извлечение олова в серной и соляной кислотах. Повышение температуры до 353 К приводило к снижению концентрации ионов олова через 10–20 мин процесса, что, вероятнее всего, связано с гидролизом и осаждением олова. Рассчитанные величины кажущейся энергии активации растворения оксида олова без и с использованием УЗО в растворах HCl составили 40,4 и 22,9 кДж/моль соответственно. В случае использования H₂SO₄ кажущаяся энергия активации составила 4,0 кДж/моль, а при акустическом воздействии – 29,0 кДж/моль. Таким образом, проведенные исследования показали, что выщелачивание олова из стекол отслуживших дисплеев протекает в кинетическом режиме при использовании HCl и в диффузионном режиме в растворах H₂SO₄, а УЗО способствует переходу процессов в смешанный режим.

Халькопирит (CuFeS₂) является одним из основных минералов, перерабатываемых в промышленном масштабе для получения меди, который зачастую превалирует в медных концентратах, поступающих на последующую пирометаллургическую переработку. В работе показана возможность эффективного и селективного выделения меди из халькопиритового концентрата с применением сульфатизирующего обжига, сернокислотного выщелачивания и жидкостной экстракции. Установлено, что при температуре обжига 700 °С в течение 1,5 ч происходит полное разложение халькопирита с образованием гематита (Fe₂O₃) и халькоцианита (CuSO₄). В результате выщелачивания огарка раствором серной кислоты концентрацией 0,02 М в водную фазу переходит большая часть меди, в то время как железо концентрируется в твердом остатке. Кроме того, в результате выщелачивания огарка в остатке концентрируются и благородные металлы, содержание которых составляет, г/т: Pd – 41,61, Pt – 5,65, Ag – 96,22, Au – 4,81. Очистка раствора выщелачивания от железа посредством жидкостной экстракции ди-2-этилгексилфосфорной кислотой показала высокую эффективность: при использовании 25 %-ного раствора экстрагента при соотношении О : В = 1 : 1 на двух ступенях концентрация железа в водной вазе снижается с 3,05 до 0,01 г/дм³, а при О : В = 1 : 2 на четырех ступенях – до 0,006 г/дм³. После железоочистки и упаривания раствора получен медный купорос, содержащий, %: CuSO₄·5H₂O – 99,84 (в пересчете на медь – 25,42), Ni – 0,014, Al – 0,007, Fe – 0,0003, As – 0,0002.

Асимметричная прокатка алюминиевых сплавов является одним из способов улучшения их механических и эксплуатационных характеристик. Кинематическая асимметрия при прокатке осуществляется при варьировании отношений скоростей рабочих валков (V₁ /V₂). Считается, что при V₁ /V₂ > 3 процесс асимметричной прокатки по механизму совмещения больших деформаций сжатия и сдвига приближен к процессам интенсивной пластической деформации. Выявлено, что большее количество исследований основано на данных, полученных при ограниченном диапазоне соотношения скоростей валков V₁ /V₂ < 2 при асимметричной прокатке. В статье рассмотрены эффекты, полученные при V₁ /V₂ = 1÷7,7. Реализация данного условия стала возможна благодаря уникальной научной установке – лабораторно-промышленному стану 400 асимметричной прокатки лаборатории «Механика градиентных наноматериалов им. А.П. Жиляева» МГТУ им. Г.И. Носова. Проведены эксперименты по асимметричной тонколистовой прокатке алюминиевых сплавов 2024, 5083 и 6061 и аккумулирующей прокатке с получением листовых слоистых алюминиевых композитов 5083/2024, 5083/1070 и 6061/5083. Выявлены недостатки асимметричной прокатки по сравнению с симметричной: наблюдалось разрушение образцов при единичных относительных обжатиях от 37 % для листовых слоистых алюминиевых композитов (5083/2024) и от 40 % – для тонколистовых алюминиевых сплавов (6061). Описаны нюансы подготовки материала к обработке, в том числе необходимость зачистки и обезжиривания поверхности сплавов перед соединением в композит. Подобраны температурные режимы прокатки, определившие холодную асимметричную тонколистовую прокатку (комнатная температура обработки) и теплую асимметричную аккумулирующую прокатку (температура нагрева заготовок в печи перед прокаткой 320–350 °C). Показаны снижение силы прокатки (минимально в 1,3 раза), возможность варьирования твердости (в том числе увеличения минимально на 30 %) и технологической пластичности при изменении отношений скоростей валков в пределах от 2 до 7,7. Предложены варианты сокращения технологических циклов обработки алюминиевых сплавов без снижения качества готовой продукции путем уменьшения количества прокаток и отжигов в стандартной схеме.

В настоящее время особое место среди материалов, используемых в цветной металлургии, занимают силицированные углерод-углеродные композиционные материалы (УУКМ). На процесс силицирования пористого УУКМ значительно влияют его микроструктурные характеристики. Изучение влияния пористой структуры различных УУКМ на полноту пропитки расплавом кремния может позволить регулировать фазовый состав силицированных материалов в широком диапазоне, а также физико-механические и теплофизические свойства углерод-керамического композиционного материала (УККМ). Описаны результаты анализа пористой структуры и прочностных характеристик УУКМ на основе иглопробивной преформы с различными типами углеродных матриц (пироуглеродная, кокс натурального и синтетического пеков, кокс фенолформальдегидной смолы) и УККМ на их основе. В силу особенностей формирования углеродной матрицы из жидкой или газовой фаз наблюдается отличие по границам диапазонов пор. Углеродная матрица, сформированная газофазным методом, оставляет меньше наноразмерных пор в сравнении с матрицей, полученной жидкофазным методом. Установлено влияние структуры порового пространства и природы матричного углерода различных УУКМ на основе иглопробивных преформ на их степень насыщения расплавом кремния, глубину пропитки, а также определены механические свойства.

Методами рентгеноструктурного анализа, измерения микротвердости, удельного электросопротивления и механических свойств при растяжении изучали сплав меди с малыми добавками палладия и серебра: Cu–1,5Pd–3Ag (ат. %), который может найти применение в качестве коррозионно-стойкого проводника слабых электрических сигналов. Исследованы образцы, находящиеся в нескольких исходных состояниях: закаленном (от 700 °C), деформированном при комнатной и криогенной температурах (в обоих случаях – на 90 % изменения площади поперечного сечения). Для изучения процессов перестройки структуры и эволюции свойств проводили отжиги исходных образцов в интервале температур от 150 до 450 °C (с шагом в 50 °C) с последующим охлаждением в воде или на воздухе. Продолжительность термообработок (ТО) составляла от 1 до 48 ч. Установлено, что отжиг сплава Cu–1,5Pd–3Ag в температурном интервале ниже 450 °С приводит к выделению в Cu-матрице частиц фазы на основе серебра. Показано, что отжиг исходно закаленного сплава несколько увеличивает значение его удельного электросопротивления (ρ): от 3,55·10–8 до 3,8·10–8 Ом·м (после t = 250 °С, 48 ч). Выявлено, что легирование меди палладием (1,5 ат. %) и серебром (3 ат. %) обусловливает повышение прочностных свойств (предел текучести сплава составляет 500 МПа) и температуры рекристаллизации, при этом электропроводность сплава составляет ~50 % IACS. Оптимальный набор свойств (прочности, пластичности и электропроводности) наблюдается после отжигов предварительно криодеформированного сплава при t = 250 °С продолжительностью менее 18 ч. Увеличение времени ТО вызывает перестаривание, следствием которого является разупрочнение. Результаты исследования могут быть использованы при разработке нового высокопрочного материала с пониженным электрическим сопротивлением.