Izvestiya Vuzov Tsvetnaya Metallurgiya (Proceedings of Higher Schools Nonferrous Metallurgy / Известия вузов. Цветная металлургия
Not a member yet
659 research outputs found
Sort by
Кинетические закономерности гидрометаллургической переработки отслуживших дисплеев: поведение индия
Get PDFThis article discusses the physicochemical regularities of indium leaching from the surface of glass plates of used displays in various acids. The glass of used displays was pre-cleaned from polarizers and crushed. Their base is comprised of silicon and aluminum oxides. Indium is presented in the form of In2O3·SnO2. Indium content in the material obtained is 174.8 mg/kg. Individual solutions of sulfuric, hydrochloric and methanesulfonic acids were used as leaching agents. The influence of concentrations of the mentioned acids (0.1–1.0 N), leaching duration (10–60 min), temperature (298–353 K) and liquid-to-solid ratio (L : S = (7.5÷15.0): 1 cm3/g) on the degree of indium extraction into solution has been determined. Partial orders of reaction in terms of CH3SO3H, H2SO4, HCl are 0.69, 0.67 and 1.10, respectively. In the course of experiments an intensive increase in indium concentration was observed in the first 20–40 min f leaching in H2SO4 and HCl solutions. The process rate then decreased and indium extraction actually did not increase, due to a fall in the amount of non-reacted indium. During leaching in 0.1–0.4 N in CH3SO3H solutions, the rate of indium dissolution did not change throughout the experiment, since the amount of non-reacted indium gas decreased insignificantly. The acids considered here can be ranked in the following ascending order of their efficiency for indium dissolution: CH3SO3H, H2SO4, HCl, which corresponds to the growth of strengths of these acids. An increase in the temperature led to a significant increase in indium extraction. The apparent activation energies of In2O3 dissolution in CH3SO3H, H2SO4, HCl solutions have were calculated as equal to 51.4, 51.2, 43.4 kJ/mole, respectively. It was established that with the use of HCl as leaching agent, the increase in the fraction of liquid phase in the slurry from 7.5 : 1 to 15 : 1 cm3/g lead to fall in indium extraction by 2.4 times and the initial leaching rate by 3.2 times. It was demonstrated that an increase in L : S during indium dissolution in CH3SO3H (from 7.5 : 1 to 15 : 1 cm3/g) and H2SO4 (from 10 : 1 to 15 : 1 cm3/g) is accompanied by insignificant changes in extraction and initial leaching rate. Therefore, the studies performed demonstrated that indium leaching from glasses of spent displays flows in mixed mode upon the use of HCl and in kinetic mode in H2SO4 and CH3SO3H solutions.Изучены физико-химические закономерности выщелачивания индия с поверхности стеклянных пластин отработанных дисплеев в различных кислотах. Стекла отслуживших дисплеев были предварительно очищены от поляризаторов и измельчены. Их основу составляли оксиды кремния и алюминия. Индий представлен в виде соединения In2O3·SnO2. Содержание индия в полученном материале составляло 174,8 мг/кг. В качестве выщелачивающих агентов использовали индивидуальные растворы серной, соляной и метансульфоновой кислот. Установлено влияние концентраций указанных кислот (0,1–1,0 н), продолжительности выщелачивания (10–60 мин), температуры (298–353 К) и соотношения жидкого к твердому (Ж : Т = = (7,5÷15,0) : 1 см3/г) на степень извлечения индия в раствор. Частные порядки реакций по CH3SO3H, H2SO4, HCl составили 0,69, 0,67 и 1,10 соответственно. В ходе экспериментов наблюдалось интенсивное повышение концентрации индия в первые 20– 40 мин выщелачивания в растворах H2SO4 и HCl, после чего скорость процесса снижалась и извлечение индия практически не росло вследствие уменьшения количества непрореагировавшего индия. При выщелачивании в 0,1–0,4 н растворах CH3SO3H скорость растворения индия не менялась на всем протяжении эксперимента ввиду того, что количество непрореагировавшего индия снижалось незначительно. Исследуемые кислоты можно расположить в следующий ряд в порядке возрастания их эффективности в растворении индия: CH3SO3H, H2SO4, HCl, что соответствует росту сил данных кислот. Увеличение температуры значительно повышало извлечение индия. Рассчитаны значения кажущейся энергии активации растворения In2O3 в растворах CH3SO3H, H2SO4, HCl, составившие 51,4, 51,2, 43,4 кДж/моль соответственно. Обнаружено, что при использовании в качестве выщелачивающего агента HCl увеличение доли жидкой фазы в пульпе от 7,5 : 1 до 15 : 1 см3/г снижало извлечение индия в 2,4 раза, а начальную скорость выщелачивания – в 3,2 раза. Показано, что повышение Ж : Т при растворении индия в CH3SO3H (с 7,5 : 1 до 15 : 1 см3/г) и H2SO4 (с 10 : 1 до 15 : 1 см3/г) сопровождается незначительным изменением извлечения и начальной скорости выщелачивания. Таким образом, проведенные исследования показали, что выщелачивание индия из стекол отслуживших дисплеев протекает в смешанном режиме при использовании HCl и в кинетическом режиме в растворах H2SO4 и CH3SO3H
Окислительное выщелачивание рения из шлифотходов ренийсодержащих суперсплавов
Get PDFThe study investigated the feasibility of oxidative leaching rhenium in the presence of hydrochloric acid from machining waste (grinding waste) derived from products made of ZhS-32VI, a nickel-based heat-resistant alloy containing rhenium. This was achieved through agitation leaching process. The grinding waste fraction size of –0.071 mm, which accounted for the highest yield (49.2 wt.%), was utilized in the experiments. The rhenium leaching process was conducted in two variations: in the first option, grinding waste was mixed with a hydrochloric acid solution at ~100 °C, followed by the addition of hydrogen peroxide to the leaching solution after it had cooled; in the second option, leaching was performed using a hydrochloric acid solution with the gradual addition of hydrogen peroxide solution. The highest degree of rhenium leaching (91.0 %) was achieved in the first option. In this case, the initial concentration of hydrochloric acid was 8 M, and the molar ratio of the added reagents was ν(HCl): ν(H2O2) = 2.7 : 1.0. The kinetics of nickel leaching using a 6 M hydrochloric acid solution at 70 °C, with a solid-to-liquid phase ratio of 1 g : 50 ml, was also examined. The analysis of the kinetic data, processed using the “contracting sphere,” Ginstling–Brounshtein, and Kazeev–Erofeev models, indicates that the nickel leaching process occurs within the kinetic region. Additionally, the kinetics of rhenium leaching from the solid residue obtained after the hydrochloric acid leaching of nickel from grinding waste was investigated. Employing the same kinetic models to analyze the data, it was determined that the limiting stage of this process involves the diffusion of hydrogen peroxide within the rhenium-containing solid residue. В агитационном режиме исследована возможность окислительного выщелачивания рения в присутствии соляной кислоты из отходов механической обработки (шлифотходов) изделий из Re-содержащего жаропрочного сплава ЖС-32ВИ на основе никеля. Использовали фракцию шлифотходов –0,071 мм с наибольшим выходом (49,2 мас.%). Процесс извлечения рения осуществляли в двух вариантах: в первом – шлифотходы контактировали с раствором соляной кислоты при температуре ~100 °С, после охлаждения раствора выщелачивания в него добавляли раствор пероксида водорода; во втором – выщелачивание проводили с применением раствора соляной кислоты с порционным добавлением раствора пероксида водорода. Наибольшее значение степени извлечения рения (91,0 %) наблюдалось при выщелачивании в первом варианте, начальная концентрация соляной кислоты составила 8 М, мольное соотношение добавляемых реагентов – ν(HCl) : ν(H2O2) = 2,7 : 1,0. Была изучена кинетика выщелачивания никеля раствором соляной кислоты (6 М) при температуре 70 °С и соотношении фаз шлифотход : раствор, равном 1 г : 50 мл. Анализ обработки кинетических данных с использованием моделей «сжимающейся сферы», Гинстлинга–Броунштейна и Казеева–Ерофеева позволяет утверждать, что процесс выщелачивания никеля протекает в кинетической области. Исследована кинетика выщелачивания рения из твердого остатка солянокислого выщелачивания никеля из шлифотходов. Применение для обработки данных тех же кинетических моделей позволяет выделить диффузию пероксида водорода в ренийсодержащем твердом остатке как лимитирующую стадию.
Особенности формирования структуры сплавов системы Al–Ni–Zr, полученных при восстановлении оксидных соединений алюмотермией с применением СВС-металлургии
Get PDFThis work is focused on establishing the regularity of the effect of zirconium (2.21; 3.29; 3.69 and 6.92 wt.% Zr) on structure formation, the nature of distribution of elements and the microhardness of structural components in the Al–Ni–Zr system alloys obtained by aluminothermy using the SHS metallurgy. Regularities of the formation of structural components and their microhardness depending on the content of zirconium in Al–Ni alloys (50 wt.%) have been identified and scientifically substantiated. Structural components were identified by the methods of electromicroscopic studies and X-ray microanalysis of elements. The structure of the initial alloy consists of Al3Ni2 (β′-phase) and Al3Ni nickel aluminides. Zirconium doping of the alloy in the amount of 2.21 wt.% leads to crystallization of zirconium nickel aluminide Al2(Ni,Zr). With further increase in the content of zirconium (more than 2.21 wt.% Zr), complex alloyed intermetallic compounds crystallize – Zr, W, Si aluminides and Ni zirconides. A regularity was established in the decrease of the solubility of nickel in nickel aluminides Al3Ni2 and Al3Ni and their microhardness as the zirconium content increases in the Al–Ni–Zr alloys from 2.21 to 6.92 wt.%. In nickel aluminide with zirconium Al2(Ni,Zr), this contributes to a decrease in the solubility of Ni, Al and increase in the concentration of Si and Zr. Zirconium doping of the Al–Ni alloy in the amount over 2.21 wt.% contributes to an increase in hardness (HRA), despite a decrease in the microhardness of the metal base (Al3Ni2, Al3Ni and Al2(Ni,Zr)). The main reason for increasing the hardness of the Al–Ni–Zr alloys is the crystallization of complex-alloyed intermetallides – Zr, W, Si aluminides and nickel zirconide, which probably have an increased microhardness. Thus, zirconium doping of the Al–Ni alloy makes it possible to obtain a plastic metal base from nickel aluminides Al3Ni2, Al3Ni and Al2(Ni,Zr) and complex-alloyed intermetallides with high hardness.Настоящая работа посвящена установлению закономерности влияния добавки циркония в количестве 2,21, 3,29, 3,69 и 6,92 мас.% на структурообразование, характер распределения элементов и микротвердость структурных составляющих в сплавах системы Al–Ni–Zr, полученных алюмотермией с применением СВС-металлургии. Установлены и научно обоснованы закономерности формирования структурных составляющих и их микротвердости от содержания циркония в сплавах Al–Ni (50 мас.% Ni). Методами электронной микроскопии и микрорентгеноспектрального анализа элементов идентифицированы структурные составляющие. Структура исходного сплава состоит из алюминидов никеля Al3Ni2 (β′-фаза) и Al3Ni. Легирование сплава цирконием в количестве 2,21 мас.% приводит к кристаллизации циркониевого алюминида никеля Al2(Ni,Zr). При дальнейшем увеличении содержания циркония (более 2,21 мас.%) кристаллизуются комплексно-легированные интерметаллидные соединения – алюминиды Zr, W, Si и циркониды Ni. Установлена закономерность снижения растворимости Ni в алюминидах никеля Al3Ni2 и Al3Ni и их микротвердости по мере увеличения содержания циркония от 2,21 до 6,92 мас.% в сплавах Al–Ni–Zr. В алюминиде никеля с цирконием Al2(Ni,Zr) это способствует уменьшению растворимости Ni, Al и повышению концентраций Si и Zr. Легирование сплава Al–Ni цирконием в количестве более 2,21 мас.% способствует повышению твердости (HRA), несмотря на снижение микротвердости металлической основы (Al3Ni2, Al3Ni и Al2(Ni,Zr)). Основной причиной повышения твердости сплавов Al–Ni–Zr является кристаллизация комплексно-легированных интерметаллидов – алюминидов Zr, W, Si и цирконида никеля, обладающих, вероятно, повышенной микротвердостью. Таким образом, легирование сплава Al–Ni цирконием позволяет получить пластичную металлическую основу из алюминидов никеля Al3Ni2, Al3Ni и Al2(Ni,Zr) и высокотвердые комплексно-легированные интерметаллиды
Структура и свойства литейного магниевого сплава GEWZ522K системы Mg–Gd–Nd–Y–Zn–Zr
Get PDFThe article discusses the solidification and phase composition of the (wt.%) Mg–4.8Gd–2.1Nd–1.6Y–0.4Zn–0.6Zr (GEWZ522K) casting alloy. It is demonstrated that in the as-cast state, the alloy structure comprises primary zirconium particles, dendrites of the magnesium solid solution (αMg), and eutectic intermetallic phases located between dendritic branches. Following solution heat treatment at t = 530±5 °C, the alloy transitions into a single-phase state and can be significantly strengthened through artificial aging after quenching. It is recommended to apply alloy aging at t = 250 °C for 8–10 h or at t = 200 °C for 15–18 h. This approach leads to the maximum strengthening of the alloy, with the best mechanical properties achieved for the alloy aged at t = 250 °C. Regardless of the aging method used, the ultimate tensile strength (UTS) of the samples surpasses 300 MPa, which significantly exceeds that of commercial casting alloys according to GOST 2856-79. The measured corrosion rate for the GEWZ522K alloy is 7.5±0.4 mm/year, that slightly higher than that for the less alloyed commercial alloy ML10 (approximately 2.5 mm/year) tested under similar conditions. Furthermore, the alloy was subjected to tests for ignition resistance when in contact with air. It was observed that with continuous airflow over the specimen’s surface, ignition centers appear at t = 625 °C due to the breakdown of the oxide film, causing the alloy to nearly completely melt. Therefore, the GEWZ522K alloy can be employed as a high-strength casting alloy. However, during the operation of cast parts, particular attention must be paid to safeguarding the surface of these parts against corrosion. Рассмотрены кристаллизация и фазовый состав литейного сплава (мас.%) Mg–4,8Gd–2,1Nd–1,6Y–0,4Zn–0,6Zr (GEWZ522K). Показано, что в литом состоянии структура сплава состоит из первичных частиц циркония, дендритов магниевого твердого раствора αMg и эвтектических интерметаллических фаз, находящихся между их ветвями. В результате отжига при t = 530±5 °C сплав переходит в однофазное состояние и после закалки может быть значительно упрочнен в результате искусственного старения. Было предложено проводить старение сплава при t = 250 °C длительностью 8–10 ч или при t = 200 °C в течение 15–18 ч. При этом достигается максимальное упрочнение сплава, однако лучшие механические свойства были получены для сплава, состаренного при t = 250 °C. Независимо от режима старения, предел прочности на растяжение (σв) образцов превосходит 300 МПа, что гораздо выше показателей промышленных литейных сплавов по ГОСТ 2856-79. Рассчитанная скорость коррозии для сплава GEWZ522K равна 7,5±0,4 мм/год, что несколько больше, чем для менее легированного промышленного сплава МЛ10 (порядка 2,5 мм/год), испытанного в аналогичных условиях. Сплав был также испытан на сопротивление к возгоранию в контакте с воздухом. Установлено, что при непрерывном поступлении воздуха к поверхности образца очаги возгорания появляются при t = 625 °C вследствие разрушения оксидной плены, когда сплав практически полностью расплавляется. Таким образом, сплав GEWZ522K может быть использован в качестве высокопрочного литейного сплава. Однако при эксплуатации литых деталей из него необходимо уделять пристальное внимание защите их поверхности от коррозионного воздействия.
Исследование процессов формирования пористых выплавляемых моделей, применяемых для изготовления высокоточного литья
Get PDFAerospace, manufacturing, and shipbuilding industries strive to enhance their competitiveness by optimizing material utilization and improving production processes. The investment casting process offers the capability to fabricate intricate and precise components using a diverse range of alloys. However, this method is not without its drawbacks, including high manufacturing costs and a significant rate of defective castings, which can reach up to 30 %. These defects primarily arise from the stresses imposed on the wax patterns and ceramic molds, leading to their distortion. To address this issue, efforts have been made to reduce stress by employing compacted wax powders for the production of investment patterns. However, stress relaxation in the wax patterns remains a concern as it can result in elastic deformation of the compacted material and subsequent alterations in the final product dimensions. To mitigate this issue, a series of tests were conducted with the objective of studying stress relaxation under constant compression strain, as described by the Kohlrausch equation. The obtained results provide valuable insights that enable the prediction of the ultimate dimensions of patterns created using different grades of wax.Конкурентоспособность современных предприятий машино-, судо- и авиастроения во многом определяется материало- и энергоэффективностью технологий, направленных на получение конструкций и узлов деталей ответственного назначения. Применение литья по выплавляемым моделям (ЛВМ) обеспечивает получение заготовок повышенной размерной и геометрической точности, сложной пространственной конфигурации из широкой номенклатуры сплавов. К недостаткам ЛВМ следует отнести многостадийность процесса и высокую стоимость конечного продукта, что предполагает недопустимость брака, доля которого может достигать 30 %. Брак в ЛВМ преимущественно вызван теплофизическими явлениями, сопровождающими ряд технологических операций и обусловливающими наличие напряжений в структуре воскообразных и керамических материалов, что определяет деформационные процессы в выплавляемых моделях и оболочковых формах. Для устранения негативного влияния теплофизического фактора и снижения напряжений в структурах промежуточных изделий процесса, выплавляемые модели формируют прессованием порошков воскообразных модельных композиций. При этом нерешенным остается вопрос релаксации напряжений в прессовках, приводящих к упругому отклику уплотненного материала и, как следствие, изменению размеров получаемого изделия. Поиск вариантов наиболее рационального режима формирования прессовки привел к необходимости проведения серии экспериментов, в результате которых предполагается достижение релаксации напряжений σ в условиях постоянной деформации сжатия, описываемого уравнением Кольрауша. Полученные в ходе эксперимента результаты позволят прогнозировать конечные размеры прессовок и сформировать математическую модель процесса, актуальную для широкой номенклатуры воскообразных модельных материалов, применяемых в ЛВМ
Исследование влияния фазового состава на термическое расширение и механические свойства сплавов Al–Сu–Li
Get PDFThe study employed high-temperature X-ray diffraction, quantitative phase analysis, and tensile mechanical property measurements to investigate the relationship between coefficient of thermal expansion (CTE) and phase composition, along with the average yield strengths and Young's moduli of Al–Cu–Li alloys in three different sheet orientations: 1441, V-1461, V-1469, V-1480, and V-1481. The copper content within the solid solution and the mass fractions of the T1(Al2CuLi) and δ′(Al3Li) phases were determined using an innovative technique based on measuring the lattice distance of the α solid solution, Vegard's law, and balance equations for the elemental and phase compositions of the alloys. It was observed that as the lithium-to-copper ratio in the alloys increased from 0.32 to 1.12, the proportion of the δ′(Al3Li) phase increases from 6.3–8.4 wt.% in V-1481, V-1480 and V-1469 alloys to 16.0–17.3 wt.% in 1441 and V-1461 alloys, accompanied by a decrease in the T1(Al2CuLi) phase from 5 to 1 wt.%. This led to an increase in the Young's modulus from 75 to 77 GPa due to higher overall proportion of intermetallic compounds and a reduction in yield strength from 509 to 367 MPa due to the decrease in the T1 phase. This decrease in yield strength resulted from the fact that the hardening effect of the T1 phase was 3–4 times greater than that of the δ′ phase, and this couldn't be offset by an increase in the total intermetallic compound proportion. The observed increase in Young's modulus indicated that the elastic properties of the intermetallic phases were similar, and the rise in the total fraction of intermetallic compounds compensated for the decrease in the T1 phase. Furthermore, it was demonstrated that СTE, as measured based on the thermal expansion of the solid solution, also depended on the characteristics of the intermetallic phases present in the alloy. This expanded the potential interpretations of СTE measurement results. Методами высокотемпературной рентгенографии, количественного фазового анализа и измерения механических свойств при растяжении определяли корреляционные соотношения характеристик термического расширения (ТКЛР) и фазового состава с усредненными значениями по 3-м направлениям в листах пределов текучести и модулей Юнга сплавов системы Al–Cu–Li: 1441, В-1461, В-1469, В-1480 и В-1481. Содержание меди в твердом растворе и массовые доли фаз T1(Al2CuLi) и δ′(Al3Li) оценивали с помощью оригинальной методики, основанной на измерении периода решетки α-твердого раствора, законе Вегарда и уравнениях баланса элементного и фазового составов сплавов. Показано, что с увеличением отношения лития к меди в сплавах от 0,32 до 1,12 повышается доля δ′(Al3Li)-фазы от 6,3–8,4 мас.% в сплавах В-1481, В-1480 и В-1469 до 16,0–17,3 мас.% в сплавах 1441 и В-1461 за счет снижения количества T1(Al2CuLi)-фазы от 5 до 1 мас.%. Это приводит к увеличению модуля Юнга от 75 до 77 ГПа из-за возрастания суммарной доли интерметаллидов и к снижению предела текучести от 509 до 367 МПа из-за уменьшения количества Т1-фазы, поскольку эффект упрочнения T1-фазы в 3–4 раза превосходит упрочнение от выделения δ′-фазы, что не может быть скомпенсировано повышением суммарной доли интерметаллидов. Тот факт, что модуль Юнга при этом увеличивается, свидетельствует о том, что упругие свойства интерметаллидных фаз близки и возрастание суммарной доли интерметаллидов компенсирует снижение количества T1-фазы. Показано, что величина ТКЛР, измеренная на основании термического расширения твердого раствора, зависит также от характеристик присутствующих в сплаве интерметаллидных фаз, что расширяет возможности интерпретации результатов измерения ТКЛР.
Применение моделирования при проектировании инструмента для прессования полых профилей из алюминиевых сплавов
Get PDFIn order to simulate the pressing of hollow profiles made from aluminum alloys, the previously developed design algorithms for the pressing tool and the QForm software were utilized. The objective of this study was to enhance the quality and decrease the design timeintervals for pressing tools used in the industrial production of aluminum alloy profiles. A novel design procedure for a combined tool, along with the technology of semi-continuous pressing with welded hollow profiles made from aluminum alloys, was proposed. This was achieved using the QForm software, which enables efficient calculations and adjustments of pressing parameters and tool geometry through a dialog interface. The developed algorithm and design procedures enable the drawing of hollow profiles, technological calculations of pressing parameters, selection of a suitable horizontal hydraulic press, matrix and splitter design, determination of strength parameters, assessment of equipment load, and preparation of working drawings for the pressing tool. In order to validate the effectiveness of the design procedure, it was applied to typical hollow profiles fabricated on a commercial scale. Two variations of the pressing tool design were examined. Simulation results obtained from QForm Extrusion software, specifically designed for pressing analysis, revealed that the initial design of the tool, with predetermined technological parameters and geometry of the splitter and matrix channels, resulted in uneven flow of profile elements and temperature distribution. However, by adjusting the tool parameters, it was possible to achieve a straight profile exit from the matrix and a uniform temperature distribution across its cross section. Industrial verification of the designed tool, utilizing a 33 MN hydraulic horizontal press for pressing profiles made from alloy 6063, demonstrated that significant modifications to the matrix and splitter were not necessary. By employing the proposed pressing tool design, batches of products were successfully manufactured in compliance with the required technical specifications, while reducing the design time intervals of the pressing tool by approximately 50 %.Для моделирования процесса прессования полых профилей из алюминиевых сплавов использованы разработанные ранее алгоритмы проектирования прессового инструмента и программный комплекс «QForm». Целью проведенных исследований являлось повышение качества и снижение сроков проектирования прессового инструмента для промышленных условий производства профилей из алюминиевых сплавов. Предложены новая методика проектирования комбинированного инструмента и технологии для полунепрерывного прессования со сваркой полых профилей из алюминиевых сплавов с помощью программного комплекса «QForm», который позволяет в диалоговом режиме оперативно проводить многовариантные расчеты с последующей, если необходимо, корректировкой технологических параметров прессования и геометрии инструмента. Созданы алгоритм и процедуры проектирования, которые дают возможность выполнить чертеж полого профиля, осуществить технологические расчеты параметров прессования и выбор горизонтального гидравлического пресса, спроектировать матрицу и рассекатель, провести прочностные расчеты, определить силовую загрузку оборудования и подготовить рабочие чертежи прессового инструмента. Для проверки работоспособности разработанной методики проектирования приведен пример ее реализации для одного из типовых полых профилей, изготавливаемого в промышленном производстве. Рассмотрено проектирование двух вариантов прессового инструмента. С помощью моделирования с использованием программы «QForm Extrusion», предназначенной для анализа процессов прессования, установлено, что первый вариант конструкции инструмента при заданных технологических параметрах и геометрии каналов рассекателя и матрицы приводит к неравномерности истечения различных элементов профиля и температур. В результате проведенной корректировки параметров инструмента удалось добиться прямолинейности выхода профиля из матрицы и равномерности распределения температур по его сечению. Промышленное опробование спроектированного инструмента на гидравлическом горизонтальном прессе с усилием 33 МН для прессования профиля из сплава 6063 показало, что существенной доработки матрицы и рассекателя не требуется. С применением предложенной конструкции прессового инструмента получены партии продукции, соответствующей требованиям действующих технических условий, при этом сроки проектирования прессового инструмента сокращены практически в 2 раза
Получение медного концентрата при обогащении железных руд
Get PDFThe data on the complex processing of iron ore from one of the deposits of the Republic of Kazakhstan, which involves several operations of wet magnetic separation with re-grinding of raw products and their subsequent refining to produce a conditioned iron concentrate with 65–66 % iron containing 79–80 % Fe and 2.2–2.5 % Si, are presented. It was found that during the magnetic enrichment of the ore under study, the copper minerals concentrate in the magnetic separation tailings and the copper content in them increases from 0.093 to 0.2 %. A scheme and reagent system have been developed for the recovery of conditioned copper concentrate from magnetically enriched tailings. To obtain copper concentrate, magnetic separation tailings are subjected to regrinding in a lime medium to a fineness of 75 % of the –0.071 mm grade. After two operations of the main copper flotation with the use of water glass, butyl xanthate and frother MIBK, waste tailings are obtained. The froth product of the first basal flotation is cleaned twice. The result is a copper concentrate containing 15.2 % copper, 26.5 % iron, 17.5 % sulfur, 3.47 % silicon, 1.4 % aluminum and 8.5 % zinc, which corresponds to the KM-7 grade according to GOST R 52998-2008. Waste tailings contain: copper 0.08 %, iron 20.1 %, sulfur 0.25 %, silicon 16.2 %, aluminum 6.4 % and zinc 0.045 %. The influence of xanthates with different length and structure of hydrocarbon radical as well as hostaflots and amyl aeroflots on the process of copper flotation is studied. The high efficiency of butyl xanthate in the flotation of copper minerals has been confirmed.Приведены данные по комплексной переработке железной руды одного из месторождений Республики Казахстан, которая предусматривает несколько операций мокрой магнитной сепарации с доизмельчением полученных черновых продуктов и последующую их перечистку с получением кондиционного железного концентрата, содержащего 65–66 % железа при извлечении 79–80 % Fe и 2,2–2,5 % Si. Установлено, что при магнитном обогащении исследуемой руды медные минералы концентрируются в хвостах магнитной сепарации и содержание меди в них повышается с 0,093 до 0,2 %. Разработана схема и реагентный режим получения кондиционного медного концентрата из хвостов магнитного обогащения. Для получения медного концентрата хвосты магнитной сепарации подвергаются доизмельчению в известковой среде до крупности 75 % класса –0,071 мм. После двух операций основной медной флотации с применением жидкого стекла, бутилового ксантогената и вспенивателя МИБК получают отвальные хвосты. Пенный продукт первой основной флотации дважды перечищается. В результате получается медный концентрат с содержанием, %: 15,2 Cu, 26,5 Fe, 17,5 S, 3,47 Si, 1,4 Al и 8,5 Zn, который соответствует марке КМ-7 (ГОСТ Р 52998-2008). Отвальные хвосты содержат, %: 0,08 Cu, 20,1 Fe, 0,25 S, 16,2 Si, 6,4 Al и 0,045 Zn. Рассмотрено влияние на процесс медной флотации ксантогенатов с различной длиной и строением углеводородного радикала, а также Хостафлотов и амилового аэрофлота. Подтверждена высокая эффективность бутилового ксантогената при флотации медных минералов
Анализ свойств суспензии и керамики для литья по выплавляемым моделям, полученных на отечественных связующих на водной основе
Get PDFThe quality of cast parts produced by investment casting is largely determined by the quality of the ceramic molds. Currently, aircraft and engine building enterprises are switching to an environmentally friendly colloidal silica binders for the manufacture of ceramic molds. In this work, the dynamic and relative viscosity of slurries prepared using fused silica powder and colloidal silica binders of the VT13-02U (Vakuumteh LLC), Stavroform VS (Polymet LLC), UltraCast One + and UltraCast Prime (both Technopark LLC) manufacturers were determined. It is shown that the slurries prepared on the considered binders have similar viscosity values, and in their rheological properties they are close to Newtonian liquids. The values of dynamic and relative viscosity at a binder content of 400 mL per 1 kg of fused silica powder were ~732 mPa·s and ~380 s, respectively. With an increase in the binder content to 600 mL per 1 kg of fused silica powder, the dynamic and relative viscosity decreased to ~70 mPa·s and ~16 s, respectively. An equation was also found that relates the dynamic viscosity determined using a rotational viscometer and the relative viscosity determined using the VZ-4 viscosimeter. The mechanical properties were determined during three-point bending tests on ceramic samples obtained using slurries on the above-mentioned colloidal silica binders and fused silica stucco. Samples obtained on binders VT13-02U, Stavroform VS and UltraCast One+ showed very similar bending strength values, namely 3.5–4.3 MPa after drying and 5.8–6.1 MPa after firing. Due to the presence of a polymer addition in the binder, the ceramic samples obtained on the UltraCast Prime binder had higher values of bending strength after drying and after firing – 6.4 and 7.2 MPa, respectively. It was also shown that with an increase in the viscosity of the slurry and a decrease in the fraction of fused silica stucco, the strength of the samples increases. The lowest surface roughness was observed for samples obtained with UltraCast grade binders.Качество литых деталей, изготовленных методом литья по выплавляемым моделям, в значительной мере определяется качеством керамических форм. В настоящее время предприятия авиа- и двигателестроения переходят на экологически безопасное водное связующее для изготовления керамических форм. В работе определены динамическая и условная вязкости суспензий, приготовленных с использованием пылевидного плавленого кварца и отечественных водных связующих марок ВТ13-02У (ООО «Вакуумтех»), Ставроформ ВС (ООО «Полимет»), UltraCast One+ и UltraCast Prime (ООО «Технопарк»). Показано, что полученные суспензии имеют близкие значения вязкости и по своим реологическим свойствам близки к ньютоновским жидкостям. Значения динамической и условной вязкости при содержании связующего 400 мл на 1 кг пылевидного кварца составили ~732 мПа·с и ~380 с соответственно. При увеличении содержания связующего до 600 мл на 1 кг пылевидного кварца вязкость снизилась до ~70 мПа·с и ~16 с соответственно. Также было выведено уравнение, связывающее динамическую вязкость, определенную с помощью ротационного вискозиметра, и условную вязкость, установленную с помощью прибора ВЗ-4. Были определены механические свойства при испытаниях на трехточечный изгиб керамических образцов, полученных с использованием суспензий на указанных выше связующих и обсыпки из плавленого кварца. Образцы, полученные на связующих ВТ13-02У, Ставроформ ВС и UltraCast One+, показали очень близкие значения прочности: 3,5–4,3 МПа после сушки и 5,8– 6,1 МПа после прокалки. Из-за наличия в составе связующего полимерной добавки керамические образцы на связующем UltraCast Prime имели более высокие значения прочности на изгиб после сушки и после прокалки – 6,4 и 7,2 МПа соответственно. Также было показано, что с увеличением вязкости суспензии и уменьшением фракции плавленого кварца прочность керамических образцов возрастает. Из всех рассмотренных связующих наименьшая шероховатость поверхности наблюдалась у образцов, полученных с использованием связующих UltraCast
Сформированные наночастицами сплавы V–Cd: получение, фазовый состав и структура
Get PDFThe results of the study of targeted sputtering and deposition of ultrafine vanadium and cadmium particles on substrates that are not heated and shifted with respect to the substrate plasma currents are revealed. As a result of the conducted studies, coatings were obtained in the range with a concentration of cadmium from 9.6 to 88.6 at.%. The critical size of vanadium particles capable of forming alloys with cadmium is 0.6 nm. The concentration limit for the presence of solid solutions of cadmium in vanadium is the cadmium content of ~37 at.%, at a higher cadmium content the film coating is represented by a mixture of cadmium phases and a solid solution of cadmium in vanadium. The dependence of the lattice parameter of α-vanadium on the content of cadmium in it corresponds to the expression: а [nm] = 8·10–4СCd + 0.3707, where СCd is the concentration of cadmium, at.%. On the surface of the sample in the region of solid solutions (31.6 at.% Cd), the presence of threadlike crystals of cadmium was found, the reason for the appearance of which is the lattice pressure of the matrix metal. Annealing of films rich in cadmium (69.5 at.%) in vacuum is accompanied by cracking of the coating and the formation of pores. The latter can be used as a method for obtaining porous vanadium.Приведены результаты исследований распыления и осаждения ультрадисперсных частиц ванадия и кадмия на необогреваемые и перемещаемые относительно потоков плазмы подложки. Были получены покрытия в интервале концентраций кадмия от 9,6 до 88,6 ат.%. Критическим размером частиц ванадия, способных к образованию сплавов с кадмием, определена величина 0,6 нм. Концентрационной границей существования твердых растворов кадмия в ванадии является содержание кадмия ~37 ат.%, при большей его доли пленочное покрытие представлено смесью фаз кадмия и твердого раствора кадмия в ванадии. Зависимость параметра решетки α-ванадия от содержания кадмия в нем соответствует следующему выражению: а [нм] = 8·10–4СCd + + 0,3707, где СCd – концентрация кадмия, ат.%. На поверхности образца в области твердых растворов (31,6 ат.% Cd) обнаружено наличие нитевидных кристаллов кадмия, причиной появления которых является решеточное давление матричного металла. Отжиг богатых по содержанию кадмия пленок (69,5 ат.%) в вакууме сопровождается растрескиванием покрытия и образованием пор. Последнее может быть использовано как метод получения пористого ванадия