Металлы

При переработке низкокачественного титанового сырья селективное извлечение титана может быть достигнуто при хлорировании его нитрида в условиях более низких температур, чем хлорирование диоксида титана. В связи с этим в работе исследован процесс восстановительного нитрирующего обжига кварц-ильменитового концентрата, выделенного магнитной сепарацией из шлама ильменит-лейкоксеновых песчаников Пижемского месторождения, для превращения диоксида титана в его нитрид. Изучен вещественный состав исходного шлама. В шламе измененный ильменит представлен в основном в виде псевдорутила (Fe2Ti3O9). Проведена термодинамическая оценка изменения фазового состава в системе Fe2Ti3O9-C-N2 при 1300 C в зависимости от содержания восстановителя (углерода). Методами рентгенофазового анализа и электронной микроскопии изучены фазовые составы продуктов нитрирующего обжига, полученных при температурах 1200—1325 C. Показано, что процесс превращения TiO2 в TiN происходит через лимитирующую стадию восстановления аносовита (Ti3O5) с одновременным образованием карбида железа. Это достигается при температуре 1325 C и добавке сажи в шихту не менее 27%. Полученный продукт кроме нитрида титана состоит из аморфной силикатной фазы, кварца, карбида железа и небольшого количества металлического железа.

Изучено влияние легирования серебром на микроструктуру, микротвердость и стойкость к высокотемпературной газовой коррозии высокоэнтропийных сплавов (ВЭС) Al0,25CoCrFeNi и Al0,5CoCrFeNi. Определено, что серебро не входит в состав твердых растворов, а выделяется отдельной фазой в виде как глобулей достаточно больших размеров (30—80 мкм), так и включений меньшего размера (1—5 мкм) по всему объему изученных образцов. Микроструктура коррелирует с микротвердостью ВЭС: по результатам измерений микротвердость литых сплавов Al0,25CoCrFeNiAg0,1 и Al0,5CoCrFeNiAg0,1 составила соответственно 237 и 261 HV0,3. Отмечено, что введение серебра не оказало негативного влияния на поведение ВЭС при высокотемпературном (700 и 900 С) окислении. Сформировавшийся на поверхности образцов в течение 50 ч изотермической выдержки на воздухе при указанных температурах оксидный слой был достаточно плотным, без видимых трещин, пор. В его составе фазы на основе Al2O3, Cr2O3, NiCr2O4 и CoCr2O4.

Обобщены результаты исследования, выполненного авторами по изучению влияния воздействия мощного лазерного излучения на морфологию и микротвердость поверхности ванадия, предварительно имплантированного ионами инертных газов (гелий и аргон). Облучение лазерными импульсами проводили в установке ГОС-1001 в режиме модулированной добротности (плотность мощности потока q = 1,2 × 1012 Вт/м2, длительность импульса 0 = 50 нс, число импульсов N = 1—4) в вакууме. Имплантацию ионов проводили в вакууме в ускорителе ИЛУ при разных режимах: He+ (энергия 30 кэВ, дозы 1,0 × 1022 и 2,0 × 1023 м–2 , плотность потока ионов 4,8 × 1018 м–2 × с–1, Тобл ≈ 500 K), Ar+ (энергия 20 кэВ, доза 1,0 × 1022 м–2, плотность потока ионов 6 × 1018 м–2 × с–1, Тобл ≈ 700 K). Микротвердость определяли двумя способами: по восстановленному отпечатку (HV) и методом кинетического индентирования (HV*). Показано, что при имплантации газов в ванадий в указанных режимах облучения на поверхности мишеней формируются разные структуры радиационного блистеринга, определяемые как непосредственно блистеринг (ионы He+ — доза 1,0× 1022 м–2), флекинг (ионы Ar+ — доза 1,0 × 1022 м–2) и поры (ионы He+ — доза 2,0 × 1023 м–2). Установлено, что характер повреждения мишеней после воздействия лазерного излучения как на исходные образцы, так и на предварительно облученные ионами газов идентичен: образование лунки, окруженной бруствером, за которым расположена зона термического влияния (ЗТВ), причем число импульсов и предварительное облучение газами влияют на размер лунки и общий размер разрушения: эти параметры увеличиваются. Рассмотрены особенности изменения морфологии и микротвердости поверхности мишеней как в лунке, так и в ЗТВ. Отмечено, что воздействие лазерного излучения приводит к увеличению эрозии материалов, предварительно облученных ионами. Обсуждаются механизмы наблюдаемых эффектов.

Выполнено исследование влияния предварительного циклического нагружения на стадийность разрушения образцов из стали 316L, изготовленных методом селективного лазерного плавления, и образцов из судовой арктической стали F500W. При растяжении образцов после предварительного циклирования оценены параметры акустической эмиссии (АЭ) и деформационные характеристики (площадь пластических зон и значение главной деформации в пределах зон). Показано, что совместный анализ картин полей деформаций и параметров АЭ информативен и важен, поскольку оба метода дополняют один другой и позволяют выявить важные особенности и стадийность процесса разрушения. Установлены линейные зависимости площади слабодеформированной зоны от суммарного числа событий и экспоненциальные зависимости максимальной главной деформации от суммарного числа событий АЭ. Оценен параметр циклической деградации материала, определяемый как относительная разность суммарных чисел акустических сигналов в процессе разрушения исходного и циклически поврежденного образцов. Показано, что этот параметр для образцов исследуемых сталей после их предварительного циклического нагружения по мере увеличения относительной долговечности возрастает.

Выполнены эксперименты по деформации на прецизионной роликоправильной машине ARKU 25/21 (EcoMaster®25) полос алюминиевых сплавов ВД1 и ВАК4 и технически чистой меди с точным измерением толщин и их статистическим анализом до и после обработки. На полосах из технически чистой меди с разной номинальной толщиной от 3 до 1 мм исследовалось влияние изгиба на механические свойства и особенности деформации металла. Полученные результаты необходимы для разработки рациональных режимов обработки металлических материалов на указанной роликоправильной машине.