Izvestiya Vuzov Tsvetnaya Metallurgiya (Proceedings of Higher Schools Nonferrous Metallurgy / Известия вузов. Цветная металлургия
Not a member yet
659 research outputs found
Sort by
Холодное спекание нанокомпозитов Fe-Ag и Fe-Cu консолидацией в поле высоких давлений
Get PDFThe paper states the results of obtaining Fe—Ag and Fe—Cu dense nanocomposites from composite powders consolidated by cold sintering in the high pressure gradient, as well as from nanosize powders of silver (Ag), iron (Fe) and copper (Cu). The results of mechanical tests conducted on Fe—Ag and Fe—Cu nanocomposites are provided. Nanocomposite powders were obtained by high energy attrition milling of carbonyl iron (Fe) micron scale powder and nanosize silver oxide powder (Ag2O), as well as iron and cuprous oxide (Cu2O) nanopowders. High resolution scanning electron microscopy was used to study the microstructure. Compacts featuring approximately 70 % of full density were annealed in hydrogen atmosphere to reduce silver and cuprous oxides to metals and to remove oxide layers from the surface of iron powder particles. This was followed by cold sintering — consolidation under high pressure at a room temperature. The data on specimen density dependence on pressure in the range of 0,25 —3,0 GPa were obtained. Densities were above 95 % of the full density for all nanocomposites, and close to 100 % of the full density under 3,0 GPa for Ag and Cu powders. High mechanical properties in three-point bending and compression were observed for all nanocomposites. It was found that mechanical properties of nanocomposites are substantially higher as compared with composites obtained from micron scale powders. Higher ductility was observed in Fe—Ag and Fe—Cu nanocomposites as compared with specimens obtained from nanostructured Fe.Изложены результаты получения плотных нанокомпозитов Fe—Ag и Fe—Cu из смесей порошков, консолидированных холодным спеканием в поле высоких давлений, а также из наноразмерных порошков серебра (Ag), железа (Fe) и меди (Cu). Приведены результаты механических испытаний нанокомпозитов Fe—Ag и Fe—Cu. Нанокомпозитные порошки были получены помолом микронного порошка карбонильного железа (Fe) и порошка наноразмерного оксида серебра (Ag2O), а также нанопорошков железа и оксида меди (CU2O) в высокоэнергетическом аттриторе. Микроструктура изучалась с помощью сканирующего электронного микроскопа высокого разрешения. Компакты с плотностью около 70 % от теоретической отжигались в атмосфере водорода для восстановления оксида серебра и оксида меди до металлов и удаления оксидных пленок с поверхности частиц порошка железа. За этим следовало холодное спекание — консолидация в поле высоких давлений при комнатной температуре. Получены данные по зависимости плотности образцов от давления в диапазоне 0,25—3,0 ГПа. Для всех нанокомпозитов при давлении 3,0 ГПа достигнуты плотности более 95 % от теоретической, а для порошков Ag и Cu получена плотность около 100 %. На всех составах получены высокие механические свойства в опытах на трехопорный изгиб и на сжатие. Установлено, что механические свойства нанокомпозитов заметно выше, чем у композитов, полученных из микронных порошков. В нанокомпозитах Fe—Ag и Fe—Cu наблюдалась более высокая пластичность по сравнению с образцами, полученными из наноструктурного Fe
Эффективность электрохимическом мембранной очистки технологических растворов от сульфата меди и тринатрийфосфата
Get PDFThe paper considers the potential practical application of an electrochemical membrane method in the process of copper sulfate and trisodium phosphate removal from industrial water. The research objects were process solutions containing copper sulfate and trisodium phosphate and semipermeable polymeric membranes with various selective permeability characteristics. The study covers the effect that the transmembrane parameters of electromembrane separation have on the main kinetic characteristics of MGA-95P and OPM-K membranes in the process of copper smelting production water treatment. Approximation expressions were obtained to calculate membrane rejection rate depending on the physicochemical basis of the semipermeable membrane polymer, transmembrane pressure as well as process solution concentration and temperature. Empirical coefficients were determined to calculate and predict rejection rate values that can be used in the design of laboratory, pilot and industrial units used in the separation, treatment and concentration of industrial and waste water. The mathematical model of mass transfer was developed for electrochemical membrane separation taking into account assumptions made based on the solutions of the Nernst—Planck and Poisson—Boltzmann equations. This model allows for process physical description and calculations of concentration fields in the intermembrane channel and concentration changes in permeate and retentate lines. The mathematical model was checked for adequacy by comparing experimental data on retention rate with theoretical values where discrepancies between the experimental and theoretical data were within the limits of the experimental error and the error of calculated values.Рассмотрены возможности практического применения электрохимического мембранного метода в процессе очистки технологических вод от сульфата меди и тринатрийфосфата. Объектами исследования были технологические растворы, содержащие сульфат меди и тринатрийфосфат, и полупроницаемые мембраны полимерного вида с различными селективно-проницаемыми характеристиками. Изучено влияние трансмембранных параметров проведения электромембранного процесса разделения на основные кинетические характеристики мембран МГА-95П и ОПМ-К при очистке технологических вод медеплавильного производства. Получены аппроксимационные выражения для расчета коэффициента задержания мембраны в зависимости от физико-химической основы полимера полупроницаемой мембраны, величины трансмембранного давления, концентрации и температуры технологического раствора. Определены эмпирические коэффициенты, позволяющие рассчитывать и прогнозировать значения коэффициента задержания, которые могут быть использованы в проектировании лабораторных, пилотных и промышленных установок, применяемых в производственных процессах разделения, очистки и концентрирования технологических и сточных вод. Разработана математическая модель массопереноса электрохимического мембранного разделения с учетом принятых допущений на основе решений уравнений Нернста—Планка и Пуассона—Больцмана, позволяющая физически описать процесс и рассчитать поля концентраций в межмембранном канале и изменения концентраций в трактах пермеата и ретентата. Проведена проверка адекватности математической модели путем сравнения экспериментальных данных по коэффициенту задержания с его теоретическими значениями. Расхождение между ними оказалось в пределах ошибки эксперимента и погрешности расчетных величин
Высокотемпературное ионное азотирование твердосплавных неперетачиваемых пластин марки Т15К6
Get PDFHigh-temperature (t = 800 °С) ion nitriding of T15K6 indexable carbide inserts was carried out with regard to the structure formation, phase composition, surface coating thickness ensuring an increase in their durability during the cutting test. It was found that hardness and microhardness values increase to 15 % after ion nitriding, however, with a temperature increase of more than 600 °C they gradually decrease to their initial values. Flexural strength after ion nitriding increases by 27 %. The fractography of fractures in the T15K6 carbide surface layers after ion nitriding for 1 and 2 hours at different temperatures showed a very branched fracture structure on edges with a fragile pattern inside the material. The analysis of T15K6 carbide surface layer microstructures after ion nitriding showed that as the ion nitriding temperature increases, the size of conglomerate carbides in the surface layer decreases. The depth of the T15K6 nitrided layer is 1 to 7 pm. Certain regularities of the effect of various ion nitriding time and temperature conditions on the performance characteristics of products made of TK group titanium-tungsten alloys are determined. At 600, 700, 800 °C ion nitriding temperatures and 1 to 8 hours isothermal exposure time, the increase in hardness, microhardness and tensile strength with lower wear was found when cutting T15K6 indexable carbide inserts. It is determined that as the ion nitriding time increases, intergranular destruction areas expand, while the intragranular areas shrink. In case of ion nitriding, a solid solution (TixWx)(C1_yNy) and (Co1_xWx)(C1_yNy) supersaturated with tungsten is formed and three and four component compounds are released in the surface layer.Выполнено высокотемпературное (t = 800 °С) ионное азотирование (ИА) твердосплавных неперетачиваемых пластин марки Т15К6 с учетом формирования структуры, фазового состава и толщины поверхностного покрытия, обеспечивающее повышение их стойкости при испытании резанием. Выявлено, что после такой обработки значения твердости и микротвердости увеличиваются до 15 %, однако с повышением температуры более 600 °С они постепенно уменьшаются до исходных. Предел прочности при изгибе после ИА возрастает на 27 %. Фрактографии изломов поверхностных слоев твердого сплава Т15К6 после ионного азотирования в течение 1 и 2 ч при различных температурах свидетельствуют, что по краям излом характеризуется сильно разветвленной линейчатой структурой, а внутри материала наблюдается картина хрупкого излома. Результаты анализа микроструктур поверхностного слоя твердого сплава Т15К6 после ИА показали, что с повышением температуры ионного азотирования размеры карбидов-конгломератов в поверхностном слое уменьшаются. Глубина азотированного слоя сплава Т15К6 составляет от 1 до 7 мкм. Определены закономерности влияния различных временных и температурных режимов ионного азотирования на эксплуатационные характеристики изделий из титановольфрамовых твердых сплавов группы ТК. При температурах ионного азотирования 600, 700, 800 °С и длительности изотермической выдержки от 1 до 8 ч установлено повышение твердости, микротвердости и предела прочности при уменьшении износа в ходе резания твердосплавных неперетачиваемых пластин марки Т15К6. Установлено, что с увеличением длительности ионного азотирования площади участков межзеренного разрушения увеличиваются, а внутризеренного уменьшаются. Показано, что при ионном азотировании происходят формирование пересыщенного вольфрамом твердого раствора TixWx)(C1–yNy) и (Co1_xWx)(C1_yNy) и выделение трех- и четырехкомпонентных соединений в поверхностном слое.
Кинетическая оценка возможности восстановления алюминия и магния из водных растворов их солей как альтернатива электролизу расплавов
Get PDFIn the non-ferrous metal industry a unique position is given to electrolytic production as being one of the most energy-consuming and environmentally dangerous technologies. Thus, for example, obtaining aluminum by cryolite-alumina melt electrolysis is accompanied by the atmospheric emissions of fluorine-, sulphur-containing substances and hydrocarbons, and magnesium production – by the emission of chlorine and organochlorine compounds. By present time those suggestions in terms of aluminum and magnesium production are considered relevant that are aimed at improving the environmental situation in the vicinity of metallurgical plants. Despite the fact that existing aluminum and magnesium production technologies are under favorable conditions for development and can be really adopted at existing plants, there are ideas and suggestions appearing to create new technologies based on scientific advances in electrolytic light metal production. The authors used magnesium and aluminum as research objects. They considered interaction between metals and aqueous solutions of their salts – MgSO4, MgCl2, Al2(SO4)3, AlCl3 chlorides and sulfates. It is shown that such interactions always take place in a diffuse area that provide for using various design solutions when selecting the process instrumentation. Experimental data were used to determine the reaction order with respect to the solvent, speed and activation energy constants. The results prove the assumption that it is preferable to use chloride media facilitating the process course based on primary electrode reactions and excluding any auxiliary interactions. It is demonstrated that chloride solutions can serve as operating electrolytes and can carry the recovered metal ions. At the same time electrolytic saturation guarantees the impossibility of a reversible process – secondary metal melt which leads to reducing the main indicators of cryolite-alumina melt electrolysis.В металлургии цветных металлов особое место занимают электролитические производства, относящиеся к наиболее энергоемким и экологически небезопасным технологиям. Так, например, получение алюминия электролизом криолит-глиноземных расплавов сопровождается выбросами в атмосферу фтор-, серосодержащих веществ и углеводородов, производство магния – хлора и хлорорганических соединений. К настоящему времени актуальными следует считать любые предложения в области производства таких металлов, как алюминий и магний, направленные на улучшение экологической ситуации вблизи расположения металлургических предприятий. Несмотря на то, что совершенствование существующих технологий получения алюминия и магния имеет благоприятные тенденции развития и реальные возможности внедрения на действующих предприятиях, возникают идеи и предложения по созданию новых технологий на основе научных достижений в области электролитического производства легких металлов. В качестве объектов исследования применяли магний и алюминий. Рассмотрено взаимодействие металлов с водными растворами их солей – хлоридами и сульфатами MgSO4, MgCl2, Al2(SO4)3, AlCl3. Показано, что такие взаимодействия всегда протекают в диффузионной области, что открывает возможности использования различных конструктивных решений при выборе аппаратурного оформления процесса. На основе экспериментальных данных найдены порядок реакции по растворителю, константы скорости и энергии активации. Полученные результаты доказывают предпочтительность применения хлоридных сред, обеспечивающих протекание процесса на основе базовых электродных реакций и исключающих возникновение побочных взаимодействий. Показано, что хлоридные растворы могут служить рабочими электролитами и быть носителями ионов восстанавливаемого металла. При этом насыщение электролита является гарантией невозможности обратимого процесса – вторичного растворения металла, что приводит к снижению основных показателей процесса электролиза криолит-глиноземных расплавов
Исследование состава плен, образующихся на поверхности магниевого сплава мл19 при плавке в защитных газовых атмосферах
Get PDFCurrently the most common method of the magnesium alloys flux free melting is the melting under the gas protective atmosphere. This atmosphere consists of inert carrier gas with low addition of active gas. The ML19 casting magnesium alloy contains Y and Nd that enough active. The interaction of such alloys with gas protective atmospheres is poorly studied and has serious practical importance. Sulfur hexafluoride (SF6) has a great influence on the global warming and because of that its application is limited. As a result, the number of countries cross over to HFC-R134a as the active gas. This paper presents the investigation of the effect of gas protective mixtures consisting of carrier gas (argon of nitrogen) and active gas (SF6 or HFC-134a) on the composition of protective layer formed on the surface of ML19 magnesium alloy melt. It was developed a special laboratory setup providing the contact of the protective gas mixture with the alloy during heating, melting and solidification of the samples and preventing the influence of the surrounding atmosphere. The loss of the alloying elements was negligible but in the case of using nitrogen as a carrier gas the Y and Nd content in alloy was lower than if the argon is used. If SF6 is used as an active gas, the Zr content in alloys was lower. Composition and thickness of oxide film that formed in both SF6 and HFC-R134a protective atmospheres are mostly the same. The surface film is consist of magnesium fluoride (MgF2) with admixtures of oxides, fluorides and nitrides of zirconium, yttrium and magnesium. The key difference of protective layer phase composition if HFC-R134a used as an active gas is presence of the large amount carbon in the form of compounds and in a free state. Additionally, it was established that using of HFC-134a in protective atmosphere requires more careful dosage given the fact of its percentage in the gas mixture of more than 1 vol.% leads to severe corrosion of the crucible inner surface during the melting.В настоящее время наиболее распространенным способом бесфлюсовой плавки магниевых сплавов является плавка в защитной газовой атмосфере, состоящей из инертного газа-носителя с небольшой добавкой активного газа. Литейный магниевый сплав МЛ19 в своем составе содержит итрий и неодим, которые достаточно активны. Взаимодействие подобных сплавов с защитными газовыми атмосферами мало изучено и представляет значительный практический интерес. SF6 имеет очень сильное влияние на глобальное потепление, поэтому применение этого газа ограниченно. В связи с этим в ряде стран осуществлен переход к использованию в качестве активного газа фреона HFC-R134a. В работе рассмотрено влияние защитных газовых смесей, состоящих из газа-носителя (аргона или азота) и активного газа (SF6 или фреона HFC-R134a), на состав защитных плен на поверхности расплава магниевого сплава МЛ19. Была разработана специальная лабораторная установка, которая обеспечивала контакт защитной газовой смеси с металлом в процессе нагрева, плавления и затвердевания образцов, что исключало влияние окружающей атмосферы. Угар легирующих элементов оказался незначительным, но в случае применения азота в качестве газа-носителя содержание Y и Nd в сплаве оказалось ниже, чем при использовании аргона. Содержание циркония было меньше в сплавах, где активным газом являлся SF6. Состав и толщина оксидных плен, образующихся при использовании защитных атмосфер SF6 и HFC-R134a, сходны. Плена представляет собой в основном фторид магния (MgF2) с примесями оксидов, фторидов и нитридов циркония, иттрия и магния. Основным отличием фазового состава защитной плены, когда в качестве активного газа применяется фреон HFC-R134a, является наличие значительного количества углерода, как в виде соединений, так и в свободном состоянии. Также было установлено, что требуется тщательное дозирование фреона HFC-R134a в защитных атмосферах, так как увеличение его доли в газовой смеси более 1 об.% ведет к сильной коррозии внутренней поверхности тигля в процессе плавки, чего не наблюдалось при использовании SF6
Утилизация промышленных стоков титаномагниевого производства
Get PDFThe results of a study on the disposal of waste discharge at the iron and steel works using centrifugation and vacuum sublimation methods are presented. The object of the study was industrial effluents of titanium-magnesium production. The influence of centrifuge rotation speed, duration, temperature and fraction of solid phase on the process of industrial effluent separation into liquid (fugate) and solid (sediment) phases is studied. A complex of studies based on the multifactor experiment design was carried out to evaluate the effect of each of these factors. Optimum centrifugation parameters were established: rotor speed — 3000 rpm and duration — 30 min. The obtained solution (fugate) contained 195 mg/dm3 of suspended matter, 26500 mg/dm3 of chlorides, 39750 mg/dm3 of dry residue, which indicates its high mineralization and the need for further purification. The expediency of a thermal method of fugate demineralization using a rotary vacuum evaporator was demonstrated in laboratory conditions. Optimum process parameters were determined: temperature 70 °С, residual pressure — less than 50 mbar, duration — 30 min. Residue yield after vacuum sublimation was 6 % of the fugate weight. No suspended substances were found in the obtained condensate, and chloride content was 50 mg/dm3. The proposed technology for the disposal of industrial effluents at titanium-magnesium production will facilitate forming a closed water supply cycle at the enterprise. Residue obtained after the fugate vacuum sublimation containing mainly chlorides of alkali and alkaline earth metals can be recommended to use as an additive for the preparation of anti-ice materials, as well as drilling fluids and kill mud.Приведены результаты исследований по утилизации сбросных стоков металлургического предприятия с использованием методов центрифугирования и вакуумной возгонки. Объектом изучения являлись промышленные стоки титаномагниевого производства. Исследовано влияние скорости вращения центрифуги, продолжительности, температуры и содержания твердого на процесс разделения промышленных стоков на жидкую (фугат) и твердую (осадок) фазы. Для оценки влияния каждого фактора проводили комплекс исследований, основанных на использовании методики многофакторного планирования эксперимента. Установлены оптимальные параметры центрифугирования: скорость вращения ротора — 3000 об/мин, продолжительность — 30 мин. В полученном растворе (фугате) содержание взвешенных веществ составило 195 мг/дм3, хлоридов — 26500 мг/дм3, сухого остатка — 39750 мг/дм3, что свидетельствует о его высокой минерализации и необходимости дальнейшей очистки. В лабораторных условиях показана целесообразность применения термического метода деминерализации фугатов с использованием роторного вакуумного испарителя. Определены оптимальные параметры процесса: t = 70 °С, Pостат < 50 мбар, τ = 30 мин. Выход остатка после вакуумной возгонки — 6 % от массы фугата. В полученном конденсате не обнаружено взвешенных веществ, содержание хлоридов составило 50 мг/дм3. Предлагаемая технология утилизации промышленных стоков титаномагниевого производства будет способствовать созданию замкнутого цикла водоснабжения на предприятии. Остаток, полученный после вакуумной возгонки фугата, содержащий в основном хлориды щелочных и щелочно-земельных металлов, можно рекомендовать в качестве добавки для приготовления противогололедных материалов, а также буровых растворов и растворов для глушения скважин
Математическая модель магнитной гидродинамики и теплообмена в алюминиевом электролизере
Get PDFThe paper presents a new nonstationary three-dimensional mathematical model of an aluminium reduction cell which makes it possible to perform coupled thermoelectric and magnetohydrodynamic calculations taking into account sideledge formation. The model considers the nonlinear dependence of material electrical conductivity and thermal conductivity coefficients on temperature, and the nonlinear dependence of magnetization on the magnetic field strength for ferromagnetic materials. Heat transfer coefficients on outer surfaces included the radiant and convective components of heat transfer and were functions of the ambient temperature and the local surface temperature. The energy equation took into account internal heat sources due to the electric current flow, exothermic reactions and additional thermal effects associated with the raw material loading and phase transitions. The control volume method was used to obtain a numerical solution. The developed mathematical model was experimentally tested at the S8BME aluminium reduction cell. The paper presents the calculated and experimental data of magnetic, electric, thermal and hydrodynamic fields. The comparison of calculation results with the results of industrial experiments showed that the developed model reflects physical processes taking place in the aluminium reduction cell with accuracy sufficient for engineering calculations. The calculated values of electrical voltage, magnetic induction and temperature practically coincide with the measured ones. Velocity directions in the metal and the sideledge profile shape obtained by calculation have insignificant differences from experimental values. The developed model can be used to estimate operation specifications and design parameters for new and modernized aluminium reduction cells. Further studies will be aimed at refining the calculated results by improving the developed mathematical model.Представлена новая нестационарная трехмерная математическая модель алюминиевого электролизера, позволяющая выполнять сопряженные термоэлектрический и магнитогидродинамический расчеты с учетом образования гарнисажа и настыли. В модели учитывается нелинейная зависимость коэффициентов электропроводности и теплопроводности материалов от температуры, а для ферромагнитных материалов – нелинейная зависимость намагниченности от напряженности магнитного поля. Коэффициенты теплоотдачи на наружных поверхностях включали лучистую и конвективную составляющие теплообмена и являлись функциями температуры окружающей среды и локальной температуры поверхности. В уравнении энергии учитывались внутренние источники теплоты, обусловленные протеканием электрического тока, экзотермическими реакциями и дополнительными тепловыми эффектами, связанными с загрузкой сырья и фазовыми переходами. Для получения численного решения был применен метод контрольного объема. Экспериментальная апробация разработанной математической модели выполнялась на электролизере С8БМЭ. В работе представлены расчетные и экспериментальные данные магнитных, электрических, тепловых и гидродинамических полей. Сопоставление результатов расчета с данными, полученными при проведении промышленных экспериментов, показало, что разработанная модель с достаточной для инженерных расчетов точностью отражает физические процессы, протекающие в алюминиевом электролизере. Расчетные значения электрического напряжения, магнитной индукции и температуры практически совпадают с измеренными. Полученные путем расчета направления скоростей в металле и форма рабочего пространства имеют незначительные отличия от экспериментальных значений. Разработанная модель может быть использована для оценки режимных и конструктивных параметров работы новых и модернизированных алюминиевых электролизеров. Дальнейшие исследования будут направлены на уточнение расчетных результатов при помощи совершенствования разработанной математической модели
Алюмоматричныи естественный композиционный материал на основе системы Al-Ca-Ni-La-Fe
Get PDFComputational analysis in the Thermo-Calc program (including construction of liquidus surfaces and polythermal sections of the Al—Ca—Ni—La—Fe system) and experimental analysis of the microstructure (by scanning electron microscopy (SEM)) were used to specify the concentration region of the primary crystallization of the aluminum solid solution (Al). This region can be considered promising for the preparation of new in-situ aluminum-matrix eutectic composites containing over 20 vol.% intermetallics in the structure. An analysis of the promising Al—4Ca—2Ni—1La—0,6Fe (wt.%) composition microstructure revealed that it contains up to 23 vol.% (by calculation) Al4Ca and Al9FeNi eutectic intermetallic phases with individual crystals of eutectics having sub-micron sizes: length of about 250—400 nm and thickness of 100—200 nm. It was also found that the Al4La intermetallic phase predicted by thermodynamic calculations is not formed, and La completely dissolves in the calcium-containing Al4Ca phase. The microstructure and hardness analysis during the staged annealing showed that the simultaneous alloying of the Al—4Ca—2Ni—1La—0,6Fe alloy with zirconium and scandium (0,2 wt.% Zr and 0,1 wt.% Sc) leads to precipitation hardening due to the decomposition of (Al) solid solution and further formation of L12— Al3(Zr, Sc) phase coherent nanoparticles up to 20 nm in size. The analysis of mechanical properties obtained in uniaxial tensile tests of Al—4Ca—2Ni—1La—0,6Fe—0,2Zr—0,1Sc cylindrical castings showed a relatively high level of strength properties (σt = 265 MPa, σ0,2 = 177 MPa), while maintaining an elongation acceptable for the composite (~2 %). Thus, the obtained data demonstrates the possibility ofAl—Ca—Ni—La—Fe system applicability for preparing new in-situ aluminum-matrix composites.С использованием расчетного анализа в программе Thermo-Calc, включая построение поверхностей ликвидуса и политермических разрезов системы Al—Ca—Ni—La—Fe, а также экспериментального анализа микроструктуры методом сканирующей электронной микроскопии уточнена концентрационная область первичной кристаллизации алюминиевого твердого раствора (Al), которая может рассматриваться в качестве перспективной для получения новых алюмоматричных естественных композиционных материалов эвтектического типа, содержащих в структуре свыше 20 об.% интерметал-лидных частиц. Исследование микроструктуры перспективной композиции состава, мас.%: Al—4Ca—2Ni—1La—0,6Fe выявило, что согласно расчету она содержит до 23 об.% интерметаллидных фаз Al4Ca и Al4FeNi эвтектического происхождения, отдельные кристаллы которых в составе эвтектики имеют субмикронные размеры: длину 250—400 нм и толщину 100 — 200 нм. Также установлено, что предсказанная термодинамическим расчетом интерметаллидная фаза Al4La не образуется, а сам лантан полностью растворяется в кальцийсодержащей фазе Al4Ca. Анализ микроструктуры и твердости в процессе ступенчатого отжига показал, что совместное легирование сплава Al—4Ca—2Ni—1La—0,6Fe цирконием и скандием (0,2 % Zr и 0,1 % Sc) ведет к дисперсионному твердению за счет распада твердого раствора (Al) и дальнейшего формирования когерентных наночастиц фазы L12— Al4(Zr, Sc) размером до 20 нм. Результаты исследования механических свойств при испытаниях на одноосное растяжение цилиндрических отливок из сплава Al—4Ca—2Ni— 1La— 0,6Fe—0,2Zr—0,1Sc показали относительно высокий уровень прочностных характеристик (σt = 265 МПа, σ0,2 = 177 МПа) при сохранении приемлемого для композиционного материала удлинения (~2 %). Таким образом, на основе полученных данных показана перспективность применения системы Al—Ca—Ni—La—Fe для получения новых алюмоматричных естественных композиционных материалов
Методы уплотнения порошковой композиции AI—B—W в металлической оболочке
Get PDFThe article considers the compaction of Al-B-W system powder in a copper shell. Such material is supposed to be used, for example, to produce grinding tool components or radiation protection elements. For this purpose, it is necessary to obtain both short and long-length semi-finished products which required the development and testing of various technological schemes (technologies) based on the use of static, dynamic loads and their combinations. Analysis of the results of the experiments showed reality and the possibility of implementing the proposed schemes to obtain tubular semi-finished products of different sizes. The whole chain of their manufacturing from powder production to compaction and sintering is considered. Metallographic studies conducted to assess the quality of sintered powder composition demonstrated almost full absence of pores. The technology is developed to ensure making new products, including long-length ones, from powder composition.В статье рассмотрено уплотнение порошка системы Al—B—W в медной оболочке. Из такого материала предполагается изготавливать, например, компоненты шлифовального инструмента или элементы радиационной защиты. Для этой цели необходимо получать как короткие, так длинномерные полуфабрикаты, что и потребовало создания и опробования различных технологических схем (методов), основанных на использовании статических, динамических нагрузок и их комбинаций. Проведенный анализ результатов экспериментов показал реальность и возможность реализации предложенных схем уплотнения для получения трубчатых полуфабрикатов различных размеров. Рассмотрена вся цепочка их производства — от получения порошков до уплотнения и спекания. Для оценки качества спеченной порошковой композиции проведены металлографические исследования, результаты которых показали почти полное отсутствие пор. Разработана технология, обеспечивающая создание из порошковой композиции состава Al—B—W новых изделий, в том числе и длинномерных