Izvestiya Vuzov Tsvetnaya Metallurgiya (Proceedings of Higher Schools Nonferrous Metallurgy / Известия вузов. Цветная металлургия
Not a member yet
659 research outputs found
Sort by
Светлой памяти великого ученого Вадима Семеновича Золоторевского
Get PDF08.01.1937-06.04.201908.01.1937-06.04.201
Интенсификация сернокислотного выщелачивания меди из сульфидных концентратов с применением озона и ионов железа
Get PDFThe studies were carried out in order to establish the patterns of sulfuric acid dissolution of metal sulfides with the participation of environmentally friendly oxidizing agents – ozone and iron (III) ions, to determine the parameters and intensification modes of metal extraction into the solution, reduce oxidizing agent consumption. The purpose of the studies was to develop the least environmentally intense, cost-effective methods for extracting non-ferrous metals from sulfide ores, concentrates and industrial waste. For study, we used copper sulfide concentrate of flotation concentration of ore from the Udokan deposit with a grain size of 90 % –0.074 mm with a copper content of 24.5 %, ozone with a concentration of 80–180 mg/l in a gas mixture with oxygen, fed to the reactor at a speed of 1–5 ml/s. Patterns were studied in the range of sulfuric acid concentration of 20–100 g/l, Fe(III) ion concentration of 7.8–29.2 g/l, temperature of 18–60 °C in stirred reactors with the solid-to-liquid ratio of 1.1÷1.5. It was found that the use of Fe(III) ions and ozone can significantly intensify copper recovery from sulfides to the sulfuric acid solution. Copper extraction from sulfides increases in proportion to the 2.4-fold increase in the concentration of Fe(III) from 7.8 to 29.25 g/l. Ozone effectively oxidizes Fe(II) and regenerates Fe(III) ions. With the rising temperature and iron concentration, ozone consumption for oxidation increases:0.22 mol of O3 is consumed per 1 mol of Fe that is more than the theoretical value of 0.17. An increase in the rate of copper extraction from sulfides using ozone is achieved by increasing the temperature from 20 to 50 °C (1.4 times), ozone concentration from 85 to 180 mg/l (3 times), feed rate of ozone-oxygen mixture from 1 to 5 ml/s (2.7 times at 20 °C, 3.9 times at 50 °C), by adding Fe(III) ions (~1.5 times at 50 °C [Fe(III)] = 10 g/l). The highest oxidizing activity in a sulfuric acid solution is provided by ozone decomposition products at a temperature of 50 °C when its solubility decreases. Ozone utilization coefficient and specific ozone consumption for extracted copper decrease with an increase in the ozone-oxygen mixture supply rate with oxygen from 1 to 5 ml/s (1.42 times at 20 °C, 1.16 times at 50 °C) and increase with rising temperature and Fe(III) concentration due to the rapid ozone decomposition and unproductive use for iron oxidation.Исследования выполнены с целью установления закономерностей сернокислотного растворения сульфидов металлов с участием экологически безопасных окислителей – озона и ионов Fe(III), определения параметров и режимов интенсификации извлечения металлов в раствор, уменьшения расхода окислителей и направлены на разработку наименее экологически напряженных, рентабельных способов извлечения цветных металлов из сульфидных руд, продуктов обогащения и техногенных отходов. Объектами изучения были сульфидный медный концентрат флотационного обогащения руды Удоканского месторождения крупностью 90 % –0,074 мм с содержанием меди 24,5 % и озон концентрацией 80–180 мг/л в газовой смеси с кислородом (ОКС), подающийся в реактор со скоростью 1–5 мл/с. Закономерности изучены в диапазоне концентраций серной кислоты 20–100 г/л и ионов Fe(III) 7,8–29,2 г/л при температуре 18–60 °С в реакторах с перемешиванием и соотношении Т : Ж = 1,1÷1,5. Установлено, что использование ионов Fe(III) и озона позволяет значительно интенсифицировать излечение меди из сульфидов в раствор серной кислоты. Извлечение меди из сульфидов повышается пропорционально увеличению содержания Fe(III) с 7,8 до 29,25 г/л – в 2,4 раза. Озон эффективно окисляет Fe(II) и регенерирует ионы Fe(III). При повышении температуры и концентрации железа расход озона на окисление возрастает: на 1 моль Fe расходуется 0,22 моль О3, что больше теоретического значения 0,17. Повышение скорости извлечения меди из сульфидов с использованием озона достигается при увеличении температуры с 20 до 50 °С (в 1,4 раза), концентрации озона с 85 до 180 мг/л (в 3 раза), скорости подачи ОКС с 1 до 5 мл/с (в 2,7 раза при 20 °С, в 3,9 раза при 50 °С), добавлении ионов Fe(III) (в ~1,5 раза при 50 °С, [Fe(III)] = 10 г/л). Наибольшую окислительную активность в растворе серной кислоты обеспечивают продукты разложения озона при температуре 50 °С, когда его растворимость снижается. Коэффициент использования озона и его удельный расход на извлеченную медь снижаются при увеличении скорости подачи ОКС с 1 до 5 мл/с (при 20 °С в 1,42 раза, при 50 °С в 1,16 раза) и повышаются при росте температуры и концентрации ионов Fe(III) вследствие быстрого разложения озона и его непроизводительного использования на окисление железа
Сорбция скандия активированными углями из сернокисло-хлоридных растворов
Get PDFThe study covers scandium adsorption in batch conditions by VSK, DAS and PFT activated carbon grades (Russia) of different origin (сoconut shell, аnthracite, thermoset waste, respectively) from sulfuric acid-chloride solutions (pH = 2) simulating the composition of the underground leaching solutions of polymetallic ores. It was found that scandium adsorption by DAS and VSK carbons proceeds with the highest distribution coefficients (133 and 45.8 cm3/g, respectively). Isotherms of scandium adsorption with these carbons are linear and described by the Henry equation with constants 133 ± 21 and 46 ± 7 cm3/g, respectively. A limited solution volume method was used to obtain the integral kinetic curves of scandium adsorption. Their linearization according to the kinetic models of the pseudo-first, pseudo-second order, the Elovich model and the Weber–Morris intra-particle diffusion model indicates that the kinetics of scandium adsorption with VSK carbon having a higher correlation coefficient (0.999) is described using the pseudo-second order model. Description of the kinetic data obtained during the adsorption of scandium with DAS carbon showed that for all the models used the correlation coefficient is low (<0.939), while the highest value is observed when using the intra-particle diffusion model. It was suggested that the scandium adsorption process occurs in the mixed diffusion region. The possibility of scandium elution from VSK and DAS carbons with sodium carbonate solution (10 %) was studied in batch conditions, where the degree of scandium desorption in two stages of elution was 84.0 and 90.4 %, respectively.В статических условиях изучена адсорбция скандия активированными углями марок ВСК, ДАС и ПФТ (Россия), полученными из различного сырья (соответственно скорлупа кокосового ореха, антрацит, отходы реактопластов) из сернокисло-хлоридных растворов (рН = 2), моделирующих состав растворов подземного выщелачивания полиметалльных руд. Установлено, что сорбция скандия углями марок ДАС и ВСК протекает с наиболее высокими коэффициентами распределения (133 и 45,8 см3/г соответственно). При этом сорбция скандия углем ДАС характеризуется и большим объемным коэффициентом (116 см3 р-ра/см3 угля). Изотермы сорбции скандия этими углями имеют линейный характер и описываются уравнением Генри с константами 133 ± 21 и 46 ± 7 см3/г. Методом ограниченного объема раствора получены интегральные кинетические кривые сорбции скандия, линеаризация которых по кинетическим моделям псевдопервого, псевдовторого порядка, модели Еловича и внутридиффузионной модели Вебера–Морриса свидетельствует о том, что кинетика сорбции скандия углем ВСК c более высоким значением коэффициента корреляции (0,999) описывается с помощью модели псевдовторого порядка. Обработка кинетических данных по сорбции скандия углем ДАС показала, что при использовании всех моделей коэффициент корреляции низкий (<0,939), при этом наибольшее значение наблюдается при применении внутридиффузионной модели. Высказано предположение, что процесс сорбции скандия протекает в смешанно-диффузионной области. В статических условиях изучена возможность элюирования скандия с углей ВСК и ДАС раствором карбоната натрия (10 %) – степень десорбции скандия за две ступени элюирования составила 84,0 и 90,4 % соответственно
Исследование возможности сокращения выбросов углекислого газа при вельцевании окисленного цинксодержащего материала
Get PDFoai:oai.cvmet.elpub.ru:article/922The results of model studies on the possibility of reducing energy costs and carbon dioxide emissions during the Waelz processing of oxidized zinc-containing material in waelz kilns are presented. The studies were carried out using a specialized software product METSIM widely known in the world practice of metallurgical process and production modeling that allows analyzing the effect of changes in technological modes on the final results of the process. Model calculations showed that the greatest decrease in specific energy consumption and CO2 emissions is observed when using blast air heated to 200 °C with an increase in its flow rate from 1000 to 7000 n.m3/h and concomitant decrease in atmospheric air suction. The estimated reduction in the specific costs of carbon and CO2 emissions amounted to 30,2—35,5 %, and the total specific cost of energy carriers — 28—32 %. At the same time, blast air heating to 200 °C in the heat exchanger of the recovery boiler does not require additional energy inputs, in contrast to the use of oxygen blast with the cost of electricity for producing oxygen. Intensification of the waelz process using additional oxygen blasting (or air blast enrichment with oxygen) and heated blast air supply with concomitant decrease in air suction into the furnace from the atmosphere leads not only to a decrease in the specific consumption of the carbon energy carrier, but also to an increase in the degree of carbon utilization. The maximum estimated increase in the degree of carbon utilization was 6,2 rel.% — from 60,3 % on cold air blast without oxygen to 66,5 % on an air-oxygen blast (7000 n.m3/h of air and 185 n.m3/h of oxygen) heated up to 200 °C without atmospheric air. Maintaining optimal oxidation-reduction and thermal modes of the process requires correct regulation of the kiln draft mode taking into account atmospheric air suction in the unloading head of the kiln. Uncoordinated changes in the specific consumptions of charge, carbon, blast air and rarefaction in the dust chamber lead to a concomitant decrease in the extraction of zinc to sublimates and increase in its losses with clinker.Приведены результаты модельных исследований возможности сокращения энергозатрат и выбросов углекислого газа при вельцевании окисленного цинксодержащего материала. При этом использовался специализированный программный продукт METSIM, широко известный в мировой практике моделирования металлургических процессов и производств, позволяющий анализировать влияние изменения технологических режимов на конечные результаты процесса. Модельные расчеты показали, что наибольшее снижение удельных расходов энергоносителей и выхода CO2 наблюдается при использовании подогретого до 200 °С воздушного дутья с увеличением его расхода от 1000 до 7000 н.м3/ч и сопутствующим снижением подсоса атмосферного воздуха. Расчетное сокращение удельных затрат углерода и выбросов CO2 составило 30,2—35,5 %, а общих удельных затрат энергоносителей — 28—32 %. При этом подогрев дутья до 200 °С в воздухоподогревателе котла-утилизатора не требует дополнительных энергозатрат, в отличие от варианта использования кислородного дутья с расходом электроэнергии на производство кислорода. Интенсификация процесса вельцевания с применением дополнительного кислородного дутья (или обогащения воздушного дутья кислородом) и подачей нагретого воздушного дутья с сопутствующим снижением подсосов атмосферного воздуха приводит не только к снижению удельного расхода углеродного энергоносителя, но и к повышению степени использования углерода. Максимальное расчетное повышение степени использования углерода составило 6,2 отн.% — от 60,3 % (на холодном воздушном дутье без использования кислорода) до 66,5 % (на нагретом до 200 °С воздушно-кислородном дутье (7000 н.м3/ч воздуха и 185 н.м3/ч кислорода) без подсосов атмосферного воздуха). Поддержание оптимального окислительно-восстановительного и теплового режимов процесса требует корректного регулирования тягодутьевого режима печи с учетом подсосов атмосферного воздуха в разгрузочной головке печи. Несогласованные изменения удельных расходов шихты, углерода, дутья и разрежения в пылевой камере ведут к сопутствующему снижению извлечения цинка в возгоны и увеличению его потерь с клинкером
Коррозия алюмоматричного композита in situ на основе Al–7Si–1Fe
Get PDFThe paper provides the results of a comparative corrosion resistance study of the aluminum matrix composite produced by the method of oxygen lancing of pre–hydrogenated Al–Si–Fe aluminum alloy melt with an iron content of over 1.0 % and Al–7%Si alloy with an iron content of 0.3 % modified by the 5Al–Ti master alloy in the amount of 2 %. Corrosion in aluminum alloys is conditioned by the oxide film discontinuity in some phases, primarily Al5SiFe. Pairs of composite and reference alloy samples with a diameter of 15 mm and a length of 50 mm were tested in a 7 % solution of NaCl salt fog in SFC-1 chamber on suspension brackets at 22 °C for 300 hours. The obtained results show close values of mass losses for samples despite the significantly higher iron content in the material since 100–200 nm particles formed in the melt by oxygen lancing are deposited on the phase boundaries and reduce the area of the surface in contact with the corrosive environment. Literature data show a considerable difference in the corrosion resistance of composites ex situ from in situ due to different sizes and locations in the hardening phase matrix. The studied composite material can be recommended as a corrosion-resistant alternative to alloys with the high iron content that are used for high pressure die casting (HPDC).Приведены результаты сравнительного исследования коррозионной стойкости алюмоматричного композита, полученного методом продувки кислородом предварительно гидрогенизированного расплава на основе сплава Al–Si–Fe с содержанием железа более 1 %, предназначенного для литья под давлением, и сплава Al–7Si с 0,3 % Fe, модифицированного лигатурой 5Al–Ti в количестве 2 %. Коррозия в алюминиевых сплавах обусловлена нарушением сплошности оксидной пленки на некоторых фазах, прежде всего на фазе Al5SiFe. Пары образцов из композита и сплава сравнения диаметром 15 мм и длиной 50 мм подверглись испытаниям в 7 %-ном растворе солевого тумана NaCl в камере КСТ-1 на подвесках при температуре 22 °С в течение 300 ч. Полученные результаты показали близкие значения убыли массы образцов, несмотря на значительно более высокое содержание железа в материале, поскольку сформировавшиеся в расплаве при продувке кислородом частицы Al2O3 размером 100–200 нм, осаждаясь на границах фаз, снижают площадь поверхности взаимодействия с коррозионной средой. Литературные данные показывают существенное отличие сопротивления коррозионному воздействию композитов ex situ от in situ вследствие различий в размерах и расположении в матрице упрочняющей фазы. Исследованный композиционный материал может быть рекомендован как коррозионно-стойкая альтернатива сплавам с повышенным содержанием железа, используемым для литья под давлением
Анализ схемы неравноканального углового выдавливания применительно к получению листового магния в холодном состоянии
Get PDFDeformation patterns of rolling, equal-channel angular pressing and non-equal-channel angular pressing were evaluated. It is noted that when rolling, it is difficult to transfer a circular section preform into a rectangular section with a small thickness. This problem cannot be solved using equal-channel angular pressing. In connection with this, it is proposed to use a non-equal-channel angular pressing pattern to study the cast structure of magnesium. An experimental procedure based on cold extrusion of cylinders with a diameter of 42 mm and a height of 40 mm is described. The strip at the outlet was 40 mm in width and 1 mm in thickness. The percentage reduction of the preform material determined by the ratio of areas was 96 % with a draw ratio of 17. The specific pressures on the punch at the beginning ofthe extrusion process were 1200—1300 MPa, and extrusion force was 1670—1800 kN. The preform was cut into lengths that were rolled at a room temperature into 50 and 10 pm thick foils without intermediate annealing. Rolling was carried out on the Duo mill with a percentage reduction of 12—20 % at an average speed of 0,1 m/s. 20 passes were performed with a total relative reduction of 95 % to make the 50 pm thick foil. The results of computer simulation by the finite element method demonstrated that the constant value of the deformation degree is achieved at a rather considerable distance from the front end estimated as 50 times the thickness of the strip. The deformation rate field was calculated to determine the configuration of the deformation center. Energy costs were estimated. As a result of the completed set of calculated and experimental work, it was possible to establish the following — it is possible to produce a thin sheet preform from a cylindrical cast magnesium blank in one operation at a room temperature. The sheet blank has a level of ductility sufficient for subsequent sheet rolling. The sheet blank obtained in the proposed process has a high level of plastic deformation elaboration created due to the forming pattern with the high level of elongation and shear deformation. Despite the high level of pressure that must be applied to create a comprehensive compression scheme taking into account the lack of the need to heat the preform, energy costs are no higher than in traditional treatment processes.Выполнена оценка схем деформации прокатки, равноканального углового прессования и неравноканального углового прессования. Отмечено, что при прокатке затруднителен перевод заготовки круглого сечения в прямоугольное сечение с малой толщиной. Эту проблему не удается решить также применением равноканального углового прессования. В связи с этим предложено применять для проработки литой структуры магния схему неравноканального углового прессования. Описана методика эксперимента, основанная на холодном выдавливании цилиндров диаметром 42 мм и высотой 40 мм. Полоса на выходе имела ширину 40 мм и толщину 1 мм. Определенное через соотношение площадей относительное обжатие материала заготовки составило 96 % при коэффициенте вытяжке 17. Удельные давления на пуансоне в начале процесса выдавливания составляли 1200—1300 МПа, а усилие выдавливания находилось в пределах 1670—1800 кН. Листовую заготовку разрезали на мерные длины, которые прокатывали при комнатной температуре в фольги толщиной 50 и 10 мкм без промежуточных отжигов. Прокатку осуществляли на стане Дуо с относительными обжатиями 12—20 % при средней скорости 0,1 м/c. Для изготовления фольги толщиной 50 мкм было выполнено 20 проходов с суммарным относительным обжатием 95 %. Результаты компьютерного моделирования методом конечных элементов показали, что постоянное значение степени деформации достигается на довольно значительном расстоянии от переднего торца, которое оценено как 50-кратная толщина полосы. С помощью расчета поля скоростей деформации определена конфигурация очага деформации. Проведена оценка энергетических затрат. В результате выполненного комплекса расчетных и экспериментальных работ было установлено следующее: за одну операцию при комнатной температуре удается изготовить из цилиндрической литой магниевой заготовки тонкую листовую заготовку, которая обладает уровнем пластичности, достаточным для последующей листовой прокатки. Полученная в предлагаемом процессе листовая заготовка имеет высокий уровень проработки пластической деформацией, что создается за счет схемы формоизменения с наличием высокого уровня деформаций удлинения и сдвига. Несмотря на высокий уровень давлений, которые приходится применять для создания схемы всестороннего сжатия, с учетом отсутствия необходимости нагрева заготовки, энергетические затраты оказываются не выше, чем в традиционных процессах обработки
Сравнительное исследование электроискровых покрытий, полученных с использованием электродов TiC–NiCr и TiC–NiCr–Eu2O3
Get PDFThe study covers coatings obtained on 40Kh steel substrates by electro-spark deposition (ESD) using TiC–NiCr and TiC–NiCr– Eu2O3 electrodes. Coatings were deposited by the Alier-Metal 303 unit in argon environment under the normal pressure using direct and opposite polarity. The structure, elemental and phase composition of electrodes and coatings were studied using X-ray phase analysis, scanning electron microscopy, energy dispersive spectroscopy, glow discharge optical emission spectroscopy, and optical profilometry. Mechanical and tribological properties of coatings were determined by nanoindentation and testing according to the «pin-disk» scheme including high-temperature conditions in the range of 20–500 °C. The tests conducted include abrasive wear tests using the Calowear tester, impact resistance tests using the CemeCon impact tester, and tests for gas and electrochemical corrosion resistance. Test results showed that electrodes contain titanium carbide, nickel-chromium solid solution, and europium oxide in case of a doped sample. Coatings exhibit the same phase composition but solid solution is formed on the iron base. Coatings with the Eu2O3 additive do not differ significantly in structural characteristics, hardness, friction coefficient, and exceed the base coatings in terms of their abrasive resistance, repeated impact resistance, heat and corrosion resistance. There was an increase in impact resistance by 1.2–2.0 times, a decrease in corrosion current by more than 20 times, and an oxidation index by almost 2 times during the transition to doped coatings.Исследованы покрытия, полученные на подложках из стали 40Х методом электроискрового легирования с использованием электродов TiC–NiCr и TiC–NiCr–Eu2O3. Покрытия наносились с помощью установки «Alier-Metal 303» в среде аргона при нормальном давлении в режиме прямой и обратной полярности. Структура, элементный и фазовый составы электродов и покрытий были изучены посредством рентгенофазового анализа, растровой электронной микроскопии, энергодисперсионной спектроскопии, оптической эмиссионной спектроскопии тлеющего разряда и оптической профилометрии. Механические и трибологические свойства покрытий определялись методом наноиндентирования и путем испытаний по схеме «стержень–диск», в том числе при повышенных температурах в диапазоне 20–500 °С. Проведены исследования на абразивный износ с использованием прибора «Calowear-tester», стойкость к динамическим воздействиям с помощью установки «CemeCon impact-tester» и стойкость к газовой и электрохимической коррозии. Полученные результаты показали, что электроды содержат карбид титана, твердый раствор никеля в хроме и оксид европия в случае допированного образца. Покрытия также включали данные фазы, однако твердый раствор формировался на основе железа. Покрытия с добавкой Eu2O3 по структурным характеристикам, твердости, коэффициенту трения существен- но не отличались, а по стойкости к абразивному износу и к циклическим ударным нагрузкам, жаро- и коррозионной стойкости превосходили базовые покрытия. Наблюдались увеличение стойкости к ударным нагрузкам в 1,2–2,0 раза, понижение тока коррозии более чем в 20 раз и уменьшение показателя окисления почти в 2 раза при переходе к допированным покрытиям
Влияние ультрамелкозернистои структуры на кинетику и механизм усталостного разрушения титанового сплава ВТ6
Get PDFThe kinetics and mechanism of fatigue fracture of VT6 titanium alloy (composition, wt.%: 5,95 V, 5,01 Al, 89,05 Ti) in the initial (hot-rolled) coarse-grained state and after equal channel angular pressing (ECAP) in the ultrafine-grained state were studied. Blanks used for ECAP were made of the specified alloy 20 mm in diameter and 100 mm in length previously subjected to homogenization annealing. Then, quenching was carried out in water from 960 °C (1 hour), tempering at 675 °C for 4 hours, ECAP at 650 °C (Вс route, ф = 120°, n = 6 passes). The fine structure of the alloy after ECAP was studied using transmission electron microscopy at accelerating voltage 200 kV. The Time Group TH 300 hardness tester was used to determine alloy hardness. Static tension of round samples with a diameter of 5 mm was carried out on the Tinius Olsen H50KT universal test machine. Tension speed was 5 mm/min. Fatigue tests of 10 mm thick prismatic samples were carried out at 20 °C using the three-point bending test at the Instron 8802 unit. It was shown that under the same loading conditions, sample durability (the number of cycles before failure) from the alloy in the initial coarse-grained state is slightly higher than in the ultrafine-grained state. The number of cycles before fatigue crack formation, regardless of the alloy state, is at the level of 19—23 % of the total durability of samples. The straight section in kinetic diagrams of alloy fatigue fracture is approximated by the Paris equation. It was found that the rate of fatigue crack propagation in an alloy with an ultrafine-grained structure is somewhat higher than in an alloy with a coarse-grained structure. The microrelief of VT6 alloy fatigue fractures both in coarse-grained and ultrafine-grained state can be characterized as «scaly» with fatigue grooves on the surface of flakes. The region of fracture of the alloy with the ultrafine-grained structure contain a low-relief area 4—6 pm in length. The break, irrespective of the alloy state, has a pit microrelief.Исследованы кинетика и механизм усталостного разрушения титанового сплава ВТ6 (состава, мас.%: 5,95 V, 5,01 Al и 89,05 Ti) в исходном (горячекатаном) крупнозернистом (КЗ) состоянии и после равноканального углового прессования (РКУП) в ультрамелкозернистом (УМЗ) состоянии. Для проведения РКУП использовались заготовки из указанного сплава диаметром 20 мм и длиной 100 мм, предварительно подверженные гомогенизационному отжигу. Затем проводились закалка в воде от температуры 960 °С с выдержкой 1 ч, отпуск при 675 °С в течение 4 ч и РКУП при 650 °С (маршрут Вс, ф = 120°, число проходов n = 6). Исследована тонкая структура сплава после РКУП методом просвечивающей электронной микроскопии при ускоряющем напряжении 200 кВ. Для определения твердости сплава использовался твердомер Time Group ТН 300. Испытания на статическое растяжение проводились на круглых образцах диаметром 5 мм. Использовалась универсальная испытательная машина Tinius Olsen Н50КТ. Скорость растяжения составляла 5 мм/мин. Усталостные испытания осуществлялись на призматических образцах толщиной 10 мм при 20 °С по схеме трехточечного изгиба на установке Instron 8802. Показано, что при одних и тех же условиях нагружения долговечность образцов (количество циклов до разрушения) из сплава в исходном КЗ-состоянии выше, чем в УМЗ. Количество циклов до зарождения усталостной трещины, независимо от состояния сплава, было на уровне 19—23 % от общей долговечности образцов. Прямолинейный участок на кинетических диаграммах усталостного разрушения сплава аппроксимируется уравнением Пэриса. Выявлено, что скорость распространения усталостной трещины в сплаве с УМЗ-структурой несколько выше, чем в сплаве с КЗ-структурой. Микрорельеф усталостных изломов сплава ВТ6 как в КЗ, так и в УМЗ-состоянии можно характеризовать как чешуйчатый с усталостными бороздками на поверхности чешуек. В очаге разрушения образцов с УМЗ-структурой можно наблюдать малорельефную область длиной 4—6 мкм. Микрорельеф зоны долома, независимо от состояния сплава, ямочный
Использование поляризационных измерений для расчета выхода по току
Get PDFThe paper considers a method used to determine Faraday current efficiency (CeF) based on the ratio of partial currents of metal and hydrogen reduction. To calculate the Faraday current efficiency based on polarization measurements, it is necessary to know the working current density and potential (Ei) at which the metal is deposited in the corresponding solution, as well as kinetic parameters of hydrogen evolution for determining the partial current density of hydrogen (iН2 ) at this potential. The proposed method was used to calculate current efficiency for the processes of nickel extraction and nickel coating application from solutions containing nickel sulfate at current density of 300 A/m2. The study allowed to determine kinetic parameters of hydrogen evolution by the polarization curve obtained in the background electrolyte solution containing 120 g/l of magnesium sulfate and 18 g/l of boric acid at pH = 3.9. An equation was obtained to calculate the partial current density of hydrogen evolution at any potential by kinetic parameters. The use of kinetic regularities made it possible to calculate nickel CeF in sulphate solutions of different composition and with different pH values (3.0 and 4.1). The calculated CeF values within the margin of error coincide with the current efficiency value determined by the gravimetric method using a copper coulometer. It is shown that the division of the «total current efficiency» (CeΣ), which is a commercial indicator, into Faraday (CeF) and apparatus (Ceap) indicators in combination with the method using partial polarization provide additional information about the degree of process perfection.Рассмотрен метод определения фарадеевского выхода по току (CeF), основанный на соотношении парциальных токов выделения металла и водорода. Для расчета величины CeF на основании поляризационных измерений необходимо знать рабочую плотность тока и потенциал (Ei), при котором происходит осаждение металла в соответствующем растворе, а также кинетические параметры выделения водорода для определения парциальной плотности тока водорода (iН2 ) при этом потенциале. С помощью предложенного метода был проведен расчет выхода по току для процессов экстракции никеля и нанесения никелевого покрытия из растворов, содержащих сульфат никеля, при плотности тока 300 А/м2. Определены кинетические параметры выделения водорода по поляризационной кривой, полученной в растворе фонового электролита, содержащем 120 г/л сульфата магния и 18 г/л борной кислоты при рН = 3,9. Получено уравнение для расчета парциальной плотности тока выделения водорода при любом потенциале по кинетическим параметрам. Использование кинетических закономерностей позволило рассчитать CeF никеля в сульфатных растворах разного со- става с рН = 3,0 и 4,1. Рассчитанные значения CeF в пределах статистической погрешности совпали с величиной выхода по току, определенной весовым методом с применением медного кулонометра. Показано, что разделение коммерческого показателя «суммарный выход по току» (CeΣ) на фарадеевский (CeF) и аппаратный (Ceap) в сочетании с использованием метода парциальных поляризационных кривых позволяет получить дополнительную информацию о степени совершенства технологического процесса