Открытый доступ
Доступ предоставлен
Только для подписчиков
№ 6 (2023)
Статьи
Некоторые особенности дробного осаждения редкоземельных металлов и марганца из солянокислотных растворов карбонатом аммония
Аннотация
Рассмотрена возможность применения дробного осаждения редкоземельных металлов (РЗМ) и марганца из солянокислотных растворов карбонатом аммония. Выявлены особенности поведения элементов при осаждении, что необходимо знать для получения селективных концентратов РЗМ и марганца. Установлено, что при pH 5,25 в осадок переходит 85% STR2O3 (в формуле оксида STR - принятое международное обозначение РЗМ) и их содержание составляет 60,5%. В марганцевый концентрат при pH 5,25-7,4 извлекается 92% марганца и содержание MnO в нем достигает 70,7%. Отмечено, что из-за сложного химического состава раствора для получения качественных селективных концентратов процесс дробного осаждения необходимо вести в три стадии: на первой стадии в виде кека осадить железо и торий; на второй и третьей стадии - соответственно РЗМ и марганец. Это позволяет получить дезактивированные концентраты в виде карбонатов, пригодных для дальнейшего извлечения РЗМ и марганца известными способами.
Металлы. 2023;(6):3-8
3-8
Изучение кинетических закономерностей солянокислотного выщелачивания шлама кварц-лейкоксеновых песчаников
Аннотация
Исследована кинетика выщелачивания солянокислыми растворами в атмосферных условиях железосодержащего шлама, образующегося при обогащении кварц-лейкоксеновых песчаников. Полученные расчетом значения энергии активации указывают на две температурные области развития процессов выщелачивания шлама: при 40-70 °C - диффузионно-кинетическая ( Е акт = 35,79-36,56 кДж/моль) и при 70-80 °C - кинетическая ( Е акт = 48,68 кДж/моль). Выявлен ступенчатый характер вскрытия шлама при выщелачивании из него железосодержащих минералов, что обусловлено последовательным развитием процессов разложения сидерита и гематита, а также изменением скорости процесса по мере насыщения раствора ионами железа.
Металлы. 2023;(6):9-16
9-16
Влияние термической обработки на механические и термомеханические характеристики сплава Ti50Pd30Ni20 с высокотемпературным эффектом памяти формы
Аннотация
Исследовано влияние отжига при 600 °C на механические и термомеханические характеристики свойств сплава Ti50Pd30Ni20 с высокотемпературным эффектом памяти формы (ЭПФ). Установлено, что наилучшие прочностные (sв = 1030±140 МПа) и пластические (eоmax = 11,5±6,0%, dост = 6±4%) характеристики получены после отжига при 600 °C. Выявлено, что после предварительно наведенной деформации растяжением при температуре t д = 235-230 °C со скоростью деформации ƒ » 2,8×10-3 с-1 максимальные значения величины термически обратимой деформации eЭПФ = 4,3% и степени восстановления формы hЭПФ = 67% получены после отжига сплава при 600 °C; при этом температуры обратного мартенситного превращения, характеризующие основное формовосстановление, составляют АsЭПФ = 220, АfЭПФ = 249 °C. С учетом ранее проведенных исследований установлено, что при легировании никелида титана палладием в интервале содержания от 30 до 50 ат.% температуры мартенситных превращений практически линейно увеличиваются, а величины ЭПФ и степени его восстановления, наоборот, уменьшаются. Приведены уравнения линий регрессии. Полученная информация используется нами при создании устройств безопасности, например, перерезающего или толкающего типа.
Металлы. 2023;(6):17-25
17-25
Исследование влияния величины обжатия при холодной прокатке на фазовый состав, текстуру и остаточные напряжения в стали 20Х15АН3МД2
Аннотация
Рентгеновским методом определяли влияние величины обжатия при холодной прокатке клиновых образцов стали 20Х15АН3МД2 на количественный фазовый состав, текстуру и остаточные макронапряжения a- и g-фаз. С увеличением обжатия доля g-фазы уменьшается от 82% в исходном горячекатаном состоянии до 74% при обжатии 10% и до 60% при увеличении обжатия до 70%. Тип текстуры аустенита характеризуется компонентами, типичными для текстуры прокатки ГЦК металлов - это текстура «латуни» ({110}<112>), которая не меняется при обжатии 10%, а затем существенно увеличивается при обжатии 20% и остается на том же уровне вплоть до обжатия 70%. Текстура a-фазы характеризуется тремя компонентами: {110}<110>, {211}<110> и {001}<110>, первые два - это текстуры превращения, которые доминируют в исходном состоянии, а после обжатия 30% усиливается третий компонент, соответствующий текстуре прокатки ОЦК a-фазы. Оценка остаточных напряжений показала, что в g-фазе формируются сжимающие напряжения величиной 600-1100 МПа, а в a-фазе - растягивающие напряжения величиной 1200-1600 МПа.
Металлы. 2023;(6):26-34
26-34
Исследование прочности, релаксационной и коррозионной стойкости ультрамелкозернистой аустенитной стали 08Х18Н10Т, полученной методом РКУ-прессования. III. Деформационное поведение при повышенных температурах
Аннотация
Исследовано деформационное поведение при повышенных температурах (450-900 °C) ультрамелкозернистой (УМЗ) стали 08Х18Н10Т. Максимальное удлинение до разрушения (~250%) наблюдается при температуре 750 °C. Показано, что процесс деформации УМЗ стали при повышенных температурах контролируется интенсивностью одновременно протекающих процессов зернограничного проскальзывания и степенной ползучести. Вклад каждого из механизмов зависит от скорости роста зерен в условиях сверхпластичности, влияющей на скорость накопления дефектов на мигрирующих границах зерен. Разрушение УМЗ сталей имеет кавитационный характер - на изломах и поверхности образцов после высокотемпературных испытаний наблюдаются крупные вытянутые поры, образующиеся на неметаллических включениях, а также субмикронные поры, образующиеся на частицах s-фазы.
Металлы. 2023;(6):35-52
35-52
Структурно-фазовые состояния в головке рельсов специального назначения после длительной эксплуатации
Аннотация
Методами просвечивающей электронной микроскопии выполнен анализ изменения структуры, фазового состава, дислокационной субструктуры в головке длинномерных дифференцированно закаленных рельсов категории ДТ400ИК специального назначения из стали Э90ХАФ вдоль радиуса скругления выкружки на поверхности и на расстоянии 2 и 10 мм от нее после пропущенного тоннажа 187 млн. т брутто в процессе полигонных испытаний. Отмечено формирование изгибных контуров экстинкции, свидетельствующих об упругонапряженном состоянии головки рельсов в результате длительной эксплуатации. Выявлены источники кривизны кручения кристаллической решетки. Рассмотрены механизмы разрушения пластин цементита и повторного выделения частиц наноразмерной карбидной фазы.
Металлы. 2023;(6):53-58
53-58
Анализ эволюции микроструктуры сплава Co-28Cr-6Mo в процессе горячей деформации
Аннотация
Проведен анализ деформационного поведения и эволюции микроструктуры сплава Co-28Cr-6Mo в процессе испытаний на одноосное сжатие. Испытания проводились при температурах 1000, 1100 и 1200 °C и скоростях деформации 1, 10 и 50 с-1 на установке Gleeble 3800. Получены кривые сопротивления деформации и определены значения пиковых напряжений. Деформационное поведение сплава характеризуется возрастанием напряжения течения с увеличением скорости деформации и его снижением при повышении температуры. Пиковое напряжение зафиксировано при более высоких степенях деформации при понижении температуры и увеличении скорости деформации. Деформация в диапазоне температур 1000-1100 °C сопровождается процессами деформационного упрочнения и частичной динамической рекристаллизации. После деформации при 1200 °C микроструктура образцов представляет собой равноосные рекристаллизованные зерна, а микротвердость не зависит от скорости деформации. В то же время повышение скорости деформации при температурах 1000-1100 °C приводит к незначительному снижению микротвердости. Полученные данные могут быть использованы при выборе режимов деформации сплава Co-28Cr-6Mo с использованием промышленных способов обработки давлением.
Металлы. 2023;(6):59-64
59-64
Синтез, структура и магнитные свойства сплава на основе 2Ni-Al-Mn
Аннотация
Впервые комбинированным методом СВС (самораспространяющийся высокотемпературный синтез) и центробежного литья получен интерметаллидный сплав на основе системы 2Ni-Mn-Al. По данным рентгенофазового анализа основная фаза продукта СВС - твердый раствор алюминида никеля (Ni,Mn)3Al с частичным замещением никеля марганцем. Исследование микроструктуры показало, что содержание алюминия по границам основной фазы ((Ni,Mn)3Al) пониженное. Cреднее значение микротвердости синтезированного сплава составило 8500±45 МПа, а максимальное значение микротвердости - 11500 МПа. Сплав обладает мягкими магнитными свойствами. Максимальная намагниченность в поле 796 кА/м (10 кЭ) Js = 1,1 A×м2/кг (эме/г) при коэрцитивной силе Hc = 14,3 кА/м (179,7 Э).
Металлы. 2023;(6):65-70
65-70
Исследование объемных и поверхностных свойств расплавов никеля, содержащих примесь олова
Аннотация
Влияние примесей на структурные и физико-химические свойства расплавов рассмотрено с целью улучшения рабочих свойств литейных жаропрочных сплавов. Изменения в состоянии расплавов никеля в зависимости от содержания примеси олова и температуры исследовали по параметрам таких структурно-чувствительных свойств, как плотность и поверхностное натяжение. Установлено, что с увеличением в расплавах никеля содержания олова до сотых долей процента возрастают их плотность и компрессионный эффект, но дальнейшее увеличение его содержания до 0,6 мас.% сопровождается значительным снижением данных свойств. Показано формирование устойчивого кластерного раствора на основе никеля с повышением значений плотности и поверхностного натяжения при содержании олова 0,02 мас.%. С повышением температуры до 1650 °C свойства расплавов характеризовались небольшим снижением поверхностного натяжения и плотности при сохранении вида зависимостей.
Металлы. 2023;(6):71-80
71-80
Взаимодействие дисперсного кобальта с расплавом меди в условиях низкочастотной вибрации
Аннотация
Исследована возможность повышения твердости связки Со-Cu в одностадийном процессе получения композитов WC-Cu-Co с применением предкристаллизационной низкочастотной вибрации (НЧВ). Сплавы Cu-Cо и WC-Cu-Co получены реактивной инфильтрацией жидкой меди в некомпактированные порошки WC и Co в условиях НЧВ их композиций (80 Гц, 10 мин при 1300-1350 °C). Исследован их фазовый и химический составы, структура и твердость. Впервые экспериментально показано, что метастабильные образования (замороженные области несмешиваемости двух жидкостей) являются прекурсорами дендритов (Со) и имеют с ними одинаковый состав. Показано, что характер распределения кобальта по высоте слитков сплавов Cu-Co и по фазовым составляющим зависит от содержания кобальта, воздействия вибрации, геометрического положения слоев исходных компонентов и от температуры. Определены оптимальные условия получения однородного распределения кобальта по всему расплаву. Показано, что кобальт обеспечивает дисперсионное твердение металлической связки Cu-Co за счет формирования твердых растворов (Cu) уже на стадии синтеза сплавов Cu-Со и WC-Cu-Co. При этом сохраняется потенциал дополнительного упрочнения последующей термической обработкой или сменой режима охлаждения.
Металлы. 2023;(6):81-89
81-89
Влияние отжига на структуру поверхностных слоев диоксида церия, полученных методом магнетронного распыления
Аннотация
Методом магнетронного распыления с применением последующего отжига получены нано- и микроразмерные поверхностные слои диоксида церия CeO2 на основе титанового сплава ВТ6. Структуру образцов определяли с помощью сканирующей электронной микроскопии, электронной Оже-спектроскопии, энергодисперсионной спектроскопии и рентгеновской дифрактрометрии. Показаны линейная зависимость толщины поверхностного слоя от длительности его осаждения и нелинейный ее рост при увеличении мощности источника питания, увеличение шероховатости поверхности, расслаивание и разрыхление поверхностного слоя, предположительно связанные с отжигом. В образцах с поверхностным слоем тоньше 750 нм обнаружено формирование подслоя TiO2, Al2O3 и CeVO4, а при слое <300 нм весь диоксид церия расходовался на объединение с диоксидом ванадия до ванадата.
Металлы. 2023;(6):90-97
90-97
Кинетические и термодинамические исследования удаления ионов железа (III) из водных растворов смолой Dowex G-26(H)
Аннотация
Исследованы факторы, влияющие на адсорбцию железа (III) сильнокислотной катионообменной смолой Dowex G-26(H). В их числе доза адсорбента, рН раствора, длительность контакта, начальная концентрация Fe(III) в растворе и температура. По результатам экспериментов построены изотермы адсорбции Ленгмюра и Фрейндлиха. Обе изотермы вполне удовлетворительно описывают адсорбцию Fe(III) адсорбентом Dowex G-26(H). Об этом свидетельствуют высокие значения (близки к единице) коэффициента детерминации ( R 2). Теоретически рассчитанная емкость адсорбента при разных температурах ( Т = 293-313 K) составляет 166,6-196,1 мг×г-1. Определены кинетические и термодинамические параметры процесса (D H °, D S °, D G °). Положительные значения, полученные для стандартного изменения как энтропии (D S °°), так и энтальпии (D H °), позволяют предположить, что адсорбция ионов Fe(III)) на смоле - процесс эндотермический и протекает самопроизвольно.
Металлы. 2023;(6):98-104
98-104