Показана актуальность совершенствования технологии переработки сложного полиметаллического сырья, содержащего значительные количества токсичных примесей – мышьяка и свинца. Обсуждаются результаты по автоклавному выщелачиванию растворами сульфата меди штейнов, полученных после восстановительной плавки пылей ОАО «Среднеуральский медеплавильный завод» (СУМЗ), содержащих наряду с медью значительное количество свинца и мышьяка. По данным рентгенофазового анализа образцов штейнов в них выявлены фазы сульфидов (PbS, PbS·As2S3, Cu2S, FeS, (Zn,Fe)S) и арсенидов (FeAs2, Cu3As, FeAs, Cu0.85As0.15), а также включения металлической меди. Установлены оптимальные параметры выщелачивания штейнов растворами сульфата меди: температура 150–180 °C, кислотность от 5 до 30 г/дм3, концентрация меди 14–32 г/дм3, что позволило извлечь в раствор 85 % As, а медь и свинец при этом оставались в кеке.

Потенциометрическим методом изучены процессы формирования осадков дибутилдитиофосфата–диизооктилдитио-фосфата никеля (II) и железа (II). Проведены расчеты произведений растворимости для Ni- и Fe-содержащих осадков дибутилдитиофосфата и диизооктилдитиофосфата аммония. Показано, что увеличение температуры по-разному влияет на процесс осаждения: для комплексов ионов Fe(II) во всем интервале ионных сил (I = 0÷0,75) растворимость уменьшается, тогда как для ионов Ni(II) она снижается только при низких значениях этого показателя (I = 0÷0,25), а при высоких – осадок растворяется. На основании данных по произведению растворимости рассчитаны термодинамические характеристики процесса образования осадков дибутилдитифофосфата–диизооктилдитиофосфата железа (II) и никеля (II) – изменение энергии Гиббса, энтальпия и энтропия. Показано, что на указанный процесс определяющее влияние оказывает сольватация компонентов, причем в случае ионов железа (II) оно наибольшее в интервале I = 0,50÷0,75, а для ионов никеля (II) – при I = 0÷0,25.

Для поиска путей решения задачи по снижению себестоимости производства металлического кальция предложено рассмотреть процесс его алюминотермического получения на примере системы СаО–Al. Выполнен термодинамический анализ в указанной системе, который показал, что процесс алюминотермического восстановления кальция из его оксида технически осуществим при давлении 5–10 Па и температуре 1200–1500 °С. Выявлено, что проведение процесса восстановления при остаточном давлении менее 1 атм (101,3 кПа) значительно снижает термодинамические температуры начала реакций. Установлено, что для практических целей можно использовать только три реакции, в ходе которых образуются следующие алюминаты кальция: 3CaO·Al2O3, 5CaO·3Al2O3 (12CaO·7Al2O3) и CaO·Al2O3. Предложено в зависимости от конечного соединения разделить процесс на «низкотемпературный» (до 1200 °С, выход кальция не более 64,3 %) и «высокотемпературный» (до 1500 °С, до 75 % Ca). В последующем планируется опытным путем подтвердить полученные данные.

Проведено исследование процесса непрерывного прессования (метод «Конформ») некомпактного алюминиевого материала системы Al–Mg. Получены экспериментальные данные об изменении температуры и энергосиловых параметров процесса. Выполнен анализ изменения температуры и гидростатического давления в зоне деформационной обработки, в ходе которого
выявлено 7 зон, качественно характеризующих протекание процесса прессования некомпактного материала. Отмечена существенная неоднородность величины гидростатического давления в очаге деформации, обуславливающая неоднородность свойств получаемых заготовок.

Приведены результаты исследования нового совмещенного процесса непрерывного литья и деформации для получения биметаллических полос. Предложена методика расчета параметров технологического процесса и установки для производства биметаллических полос. Определены напряжения в очаге деформации металла плакировочного слоя при получении биметалла сталь–алюминий. Для оценки новой технологии и качества биметалла проведены экспериментальные исследования получения на опытной установке биметалла сталь–алюминий.

Приведены результаты исследования влияния режимов изготовления листов толщиной 1,5, 2,0 и 3,0 мм из Al–Li-сплава В-1461 на микроструктуру, кристаллографическую ориентацию и анизотропию свойств. Установлено, что для всех изученных образцов характерна деформированная структура, при этом листы толщиной 3,0 мм имеют частично рекристаллизованную структуру, толщиной 2,0 мм – нерекристаллизованную, а толщиной 1,5 мм – в основном рекристаллизованную. Преимущественной кристаллографической ориентировкой образцов толщиной 1,5 мм является [110](200), 2,0 мм – [110](110) и 3,0 мм – [210](110). Все листы независимо от толщины обладают незначительной анизотропией свойств, при этом для них характерны крайне низкие значения показателя анизотропии (μ < 0,4). Это и определяет склонность алюминий-литиевых сплавов к преимущественному развитию деформации по толщине листа, приводящей к преждевременному его утонению и снижению допустимого формоизменения при вытяжке и обтяжке.

Объемные металлические стекла (ОМС) систем Pd–Cu–Si и Pd–Ni–P были получены из расплава в 70–80-х годах прошлого века. Однако ввиду исключительной дороговизны основного компонента (палладия) они долгое время не представляли особого интереса для ученых и инженеров. Относительно недавно ОМС в виде слитков макроскопического размера были получены в сплавах на основе промышленных металлов (железа, меди, магния и титана), что открыло широкие возможности для их применения. ОМС обладают высокими показателями прочности, твердости, износостойкости, упругой деформации и сопротивления коррозии. В настоящей работе приведен обзор литературных источников и описаны основные научные достижения в данной области. Отмечено что главными, не до конца решенными научными проблемами являются описания структуры ОМС, а также процессов стеклования и пластической деформации, а технической задачей, приковывающей внимание ученых разных стран, – повышение пластичности и ударной вязкости данных материалов.

Объемные металлические стекла систем Pd-Cu-Si и Pd-Ni-P были получены из расплава в 70х-80х  годах прошлого века. Однако, ввиду исключительной дороговизны основного компонента палладия долгое время не представляли особого интереса для ученых и инженеров. Относительно недавно объемные металлические стекла (ОМС) с размером слитков до 10² мм были получены в сплавах на основе промышленных металлов: железа, меди, магния и титана, что открыло широкие возможности для их применения. ОМС обладают высокой прочностью, твердостью, износостойкостью, большими значениями упругой деформации и высоким сопротивлением коррозии. В данной работе произведен обзор литературных источников и описаны основные научные достижения в данной области.  В то же время, главными не до конца решенными научными проблемами являются описание структуры ОМС, а также процессов стеклования и пластической деформации, а технической задачей, приковывающей внимание ученых разных стран, повышение пластичности и ударной вязкости данных материалов.

Рассмотрена одностадийная технология получения алюмокерамических каркасных композитов путем совмещения процессов самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (СВС) пористого каркаса из МАХ-фазы состава Ti2AlC и его пропитки под давлением расплавом алюминия (метод СВС-прессования). Выбран состав экзотермической шихты 2Ti + C + + 22,5мас.%Al + 10мас.%TiH2, обеспечивающий получение по технологии СВС пористого каркаса МАХ-фазы Ti2AlC без примесных фаз. Показано, что при пропитке алюминием горячего СВС-каркаса образуются новые фазы: МАХ-фаза (Ti3AlC2), карбид (TiC) и алюминид (Al3Ti) титана. Вместе с тем содержание базовой МАХ-фазы остается высоким, и керамический компонент материала на 76 % состоит из Ti2AlC. При анализе микроструктуры выявлено, что после пропитки и охлаждения композит имеет некоторую остаточную пористость. Выполнены экспериментальные исследования влияния давления пропитки (q = 22, 28 и 35 МПа) на распределение содержания алюминия по высоте и радиусу диаметрального сечения образца. Показано, что неоднородное распределение Al по объему образца обусловлено неоднородными полями давления и температуры и разной уплотняемостью горячих внутренних и более холодных наружных объемов образца. При увеличении давления пропитки степень уплотнения характерных зон выравнивается и неоднородность состава по объему образца уменьшается. При q = 35 МПа разность концентраций алюминия по объему образца не превышает 5 %. По уровню твердости (HB ≈ 150 кг/мм2) СВС-прессованный алюмокерамический каркасный композит на основе МАХ-фазы Ti2AlC соответствует алюминиевым сплавам высокой прочности Al–Zn–Mg–Cu.

Изучены условия получения интерметаллидных сплавов NiAl, NiAl–Cr, NiAl–Cr–Mo–W совместным алюминотермическим восстановлением исходных оксидов металлов. Определены термодинамические характеристики протекающих при этом реакций. Температурная зависимость изменения изобарного потенциала (ΔG0, кДж/моль) реакций восстановления оксидов указывает на высокую вероятность образования сплавов. Методом дифференциального термического анализа выявлено, что восстановление оксидов металлов вступает в активную фазу после расплавления алюминия при ~650 °С и протекает по гетерогенному механизму в интервале температур 800–1100 °С. Установлен оптимальный состав исходной шихты, обеспечивающий максимальный выход металлов в сплавы. Экспериментально найдено, что выход металлов в сплавы составляет 85–92 мас.%. Продукты синтеза идентифицированы элементным и рентгенофазовым методами анализа как интерметаллиды системы NiAl, содержащие включения хрома, молибдена, вольфрама. Показано, что концентрация включений варьируется в пределах 1,5–6,5 мас.%. Определена микротвердость сплавов, которая изменяется от 3546 до 7436 МПа в зависимости от содержания легирующих элементов.