Izvestiya Vuzov Tsvetnaya Metallurgiya (Proceedings of Higher Schools Nonferrous Metallurgy / Известия вузов. Цветная металлургия
Not a member yet
659 research outputs found
Sort by
ЗАКОНОМЕРНОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ И ДЕГРАДАЦИИ МИКРОСТРУКТУРЫ И СВОЙСТВ НОВЫХ УЛЬТРАМЕЛКОЗЕРНИСТЫХ НИЗКОМОДУЛЬНЫХ СПЛАВОВ СИСТЕМЫ Ti–Nb–Mo–Zr
Get PDFRegularities of the formation of ultrafine-grained (UFG) and submicrocrystalline (SMC) structures in new nickel-free low-modulus Ti–Nb–Mo–Zr titanium β alloys under the action of plastic deformation were studied. Temperature-time ranges of the development of dynamic recrystallization processes under the simultaneous action of temperature and plastic deformation were determined. The recrystallization diagram of II type of the Ti–28Nb–8Mo–12Zr alloy was constructed and analyzed. It was shown using scanning electron microscopy and electron backscatter diffraction method that the UFG structure with an average grain size of no more than 7 μm and high fraction of high-angle grain boundaries is formed in the investigated alloys as a result of longitudinal rolling followed by annealing for quenching. It was found that the formation of the UFG structure leads to a significant increase in the strength and plastic characteristics of these alloys. The regularities of the formation of UFG and SMC structures in the titanium β alloys Ti–28Nb–8Mo–12Zr and VT30 widely used in industry under the action of plastic deformation by the helical rolling method were studied. It was shown that the helical rolling of the VT30 alloy leads to the formation of the homogeneous UFG state as opposite to the developed Ti–28Nb–8Mo–12Zr β alloy where this method causes structure softening with micropores and microcracks formed in the central region. It is possible to form a nanostructured state with an average grain size of about 100 nm in Ti–Nb–Mo–Zr titanium β alloys using high-pressure torsion method.Исследованы закономерности формирования ультрамелкозернистой (УМЗ) и субмикрокристаллической (СМК) структур в новых безникелевых низкомодульных титановых β-сплавах системы Ti–Nb–Mo–Zr в условиях воздействия пластической деформации. Определены температурно-временные интервалы развития процессов динамической рекристаллизации при одновременном влиянии температуры и пластической деформации. На примере сплава Ti–28Nb–8Mo–12Zr построена и проанализирована диаграмма рекристаллизации второго рода. В изучаемых титановых сплавах с использованием растровой электронной микроскопии и метода дифракции обратно-рассеянных электронов установлена возможность получения УМЗ-структуры с размером зерен не более 7 мкм при высокой доле большеугловых границ зерен. Показано, что формирование УМЗ-структуры приводит к заметному увеличению прочностных и пластических характеристик исследуемых сплавов. Изучены закономерности формирования УМЗи СМК-структур при воздействии пластической деформации в сплаве Ti–28Nb–8Mo–12Zr (метод продольной прокатки) и в промышленном β-сплаве ВТ30 (метод поперечно-винтовой прокатки). Поперечно-винтовая прокатка позволяет получить однородное УМЗ-состояние в сплаве ВТ30, в отличие от разработанного β-сплава Ti–28Nb–8Mo–12Zr, в котором данный метод приводит к разуплотнению структуры в центральной области с образованием микропор и микротрещин. Для этого сплава удается сформировать наноструктурированное состояние со средним размером зерен порядка 100 нм при использовании обработки методом кручения под высоким давлением
РАЗДЕЛЕНИЕ МЕДИ И НИКЕЛЯ ПРИ ЭЛЕКТРОЛИЗЕ ГРАНУЛИРОВАННОГО ФАЙНШТЕЙНА
Get PDFThe paper justifies the method of processing sulfide-metal melts including their granulation and subsequent electrolysis of granules. High-speed crystallization ensures ultrafine structure formation and stabilizes non-stoichiometric high-temperature phases leading to an increase in the reactivity of granules during subsequent hydrometallurgical processing. Copper powder was isolated at the cathode, and sulfur-sulfide slime (NiS–Сu9S5–Cu7S4–S) was isolated at the anode in a sulfuric acid solution during the electrolysis of granular copper-nickel matte (Cu : Ni = 1 : 1). The influence of current density and process duration on electrolysis parameters and the quality of copper powder isolated was estimated. Sulfur sulfide slime (containing more than 50 % sulfur) forms a passivation layer on granule surfaces, which prevents reagent feeding and reaction product removal from the interaction zone. Anodic current density of up to 100 A/m2 ensures metal conversion into a solution and copper powder (PMS-1 grade) formation at the cathode. Powder is represented by 1 to 100 μm particles of dendritic and fragmented shapes. High-quality copper powder isolation was achieved when saturating electrolyte with nickel to 28,0 g/dm3 . In this case, anode efficiency was 37 % with respect to sulfur, and cathode efficiency was 92,8 % for copper. The process is recommended for copper and nickel separation when processing sulfide-metal alloys. Copper content of in the solution during electrolysis ranged from 0,4 to 2,0 g/dm3.Обоснован способ переработки сульфидно-металлических расплавов, включающий их грануляцию и последующий электролиз гранул. Кристаллизация с высокой скоростью обеспечивает образование ультрадисперсной структуры и стабилизацию нестехиометрических высокотемпературных фаз, что ведет к увеличению реакционной способности гранул при последующей гидрометаллургической переработке. В растворе серной кислоты электролизом гранулированного медно-никелевого файнштейна, имеющего соотношение меди к никелю, равное 1 : 1, на катоде выделен порошок меди, а на аноде – серосульфидный (NiS–Сu9S5–Cu7S4–S) шлам. Оценено влияние плотности тока и продолжительности процесса на показатели электролиза и качество выделяемого медного порошка. Серосульфидный шлам (содержащий более 50 % серы) образует на поверхности гранул пассивирующий слой, препятствующий подводу реагентов и отводу продуктов реакций из зоны взаимодействия. При анодной плотности тока до 100 А/м2 обеспечен перевод металлов в раствор и формирование на катоде медного порошка, отвечающего марке ПМС-1. Порошок представлен частицами дендритной и осколочной форм размером от 1 до 100 мкм. Качественный медный порошок образован при насыщении электролита по никелю до 28,0 г/дм3 . Анодный выход по току по сере равен 37 %, а катодный по меди – 92,8 %. Процесс рекомендован для разделения меди и никеля при переработке сульфидно-металлических сплавов. Содержание меди в растворе в ходе электролиза колебалось в пределах 0,4–2,0 г/дм3
ПЕРЕРАБОТКА CПЛАВА Sb–Pb–Ag МЕТОДОМ ДИСТИЛЛЯЦИИ
Get PDFThe paper relevance is determined by the need to create an environmentally safe, high-performance and cost-efficient integrated vacuum distillation technology for the processing of lead-containing middling products and wastes, in particular, a Sb-Pb-Ag (SPA) alloy resulting from the recovery of silicate slag from copper anode slime melting to obtain sellable mono-element concentrates of antimony, lead and silver. Laboratory studies were carried out on SPA alloy processing with the calculations of «T—x» temperature-composition VLE (vapor liquid equilibrium) diagrams to analyze the behavior of Sb-Pb and Pb-Ag binary alloys during processing, select preliminary system temperature and pressure, and assess component separation efficiency in the following conditions: T = = 900+2100 K, P = 1+133 Pa, т = 8+16 hours. The aim of the study was to investigate the effect of temperature and pressure in the system, the duration of sublimation on the completeness of extraction and the degree of antimony, lead and silver separation from the SPA composition. Activity coefficients of binary alloy components when constructing VLE diagrams were calculated using the MI- VM (molecular interaction volume model). The information is obtained regarding the effect of temperature and vacuum level on the degree of sublimation and separation of metals from Sb—Pb and Pb—Ag compositions of different contents. Saturated vapor pressures were calculated for Sb (p* = 273.664+ 67436.9 Pa), Pb (0.149+485.9), Ag (5.05440-5-6.558) at T = 1073+1773 K. It was demonstrated that the high values of the pSb /PPb = 1832.98+138.79, ррь /pAg = 2948.16+74.09 ratio and lgPsb = 2.099+3.33 and lgPpb = 1.813+ +3.944 separation factor create theoretical prerequisites for a selective isolation of these metals by vacuum distillation, when antimony and lead are successively enriched in the gas phase (Ps^ > 1, Ppb > 1), and silver — in the liquid phase. The molar fraction of hard-to-sublimate lead/silver in the gaseous phase урЬ /уAg = (1.55+982)T0-3/(36+772)T0-3 is increased with rising temperature 894+1601/1399+2099 K, pressure 1.33+133 Pa and metal content in the alloy xPb /xAg = 0.9+0.9999/0.9+0.99. The MIVM model was used to calculate the activity factors of antimony Ysb = 0.832+0.999, lead ypb = 0.474+1.0, YAg = 0.331+0.999 for Sb/Pb and Pb/Ag alloys with the following composition 0.1+0.9/0.9+0.1 in the investigated temperature range. The found dependences of the amount and composition of polymetallic alloy sublimation products on the process parameters are important for practical application due to the development of a principal technology for SPA processing by vacuum distillation.Актуальность работы обусловлена необходимостью создания экологически безопасной, высокопроизводительной и экономичной комплексной технологии вакуумной дистилляции по переработке свинецсодержащих промпродуктов и отходов, в частности сплава, полученного при восстановлении силикатного шлака от плавки медеэлектролитного шлама (SPA) с целью получения товарных моноэлементных концентратов сурьмы, свинца и серебра. Выполнены лабораторные исследования по переработке сплава SPA и расчеты равновесных фазовых диаграмм (VLE – vapor liquid equilibrium) «температура–состав» (Т–х) для анализа поведения бинарных сплавов Sb–Pb и Pb–Ag в процессе переработки, предварительного выбора температуры и давления системы, оценки эффективности разделения компонентов в следующих условиях: Т = 900÷2100 К, Р = 1÷133 Па, τ = 8÷16 ч. Изучено влияние температуры и давления в системе, продолжительности возгонки на полноту извлечения и степень разделения сурьмы, свинца и серебра из сплава SPA. При построении равновесных фазовых диаграмм VLE расчет коэффициентов активности компонентов бинарных сплавов выполнен с помощью объемной модели молекулярного взаимодействия (MIVM – мolecular interaction volume model). Получена информация о влиянии температуры и глубины вакуума на степень возгонки и разделения металлов из Sb–Pb- и Pb–Ag-композиций различного состава. Рассчитаны давления насыщенного пара для Sb (р* = 273,664÷67436,9 Па), Pb (0,149÷485,9 Па) и Ag (5,054·10–5÷6,558 Па) при Т = 1073÷1773 К. Показано, что высокие значения отношения давлений (р*Sb /р*Pb = 1832,98÷ ÷138,79, р*Pb /р*Ag = 2948,16÷74,09) и коэффициента разделения (lgβSb = 2,099÷3,33 и lgβPb = 1,813÷3,944) создают теоретические предпосылки для селективного выделения этих металлов вакуумной дистилляцией, когда последовательно сурьма и свинец обогащаются в газовой фазе (βSb > 1, βPb > 1), а серебро – в жидкой. Установлено, что мольная доля трудновозгоняемых свинца/серебра в газовой фазе уPb /уAg = (1,55÷982)·10–3/(36÷772)·10–3 увеличивается с ростом температуры 894÷1601/1399÷2099 К, давления 1,33÷133 Па и содержания металла в сплаве хPb/хAg = 0,9÷0,9999/0,9÷0,99. С использованием MIVM рассчитаны коэффициенты активности сурьмы γSb = 0,832÷0,999, свинца γPb = 0,474÷1,0 и серебра γAg = 0,331÷0,999 для Sb/Pb- и Pb/Ag-сплавов состава 0,1÷0,9/0,9÷0,1 в исследованном температурном диапазоне. Практическая значимость выявленных зависимостей количества и состава продуктов возгонки полиметаллических сплавов от указанных параметров процесса обусловлена разработкой принципиальной технологии переработки сплава SPA вакуумной дистилляцией
СОЗДАНИЕ КОМПОЗИТНЫХ БРОНЗ, АРМИРОВАННЫХ СТАЛЬНЫМИ ДЕНДРИТАМИ
Get PDFThe paper studies the group of composite bronzes, BrFNCA 9-4-1-1, BrFNA 12-7-1 and others where brittle Cu3Sn intermetallics are «replaced» by steel dendrites. The mass transfer of Fe, Ni, Co, Al between the matrix and dendrites in these bronzes is investigated. Dendrite dispersion depending on the methods used to produce these bronzes can be increased by a factor of 10, for example, in the vacuum casting process. The mechanical properties of BrFNCA samples (σв = 372 МPа, δ = 25 %, ψ = 42 %) are higher as compared with the BrO10 prototype: by 50 % in terms of σв hardness, and by 4–5 times in terms of δ and ψ plasticity. The coefficient of friction is lower than that of BrO10 by 20–30 %, and wear resistance is higher by an order of magnitude. The fact of a significant effect of the dendritic component dispersion on the BrFNA bronze wear rate is found. Thus, the wear rate for 1 μm and 10 μm dendrite cross sections is 0,002 and 0,025, respectively, and the coefficient of friction remains unchanged, i.e. it does not depend on dendrite dispersion. The whole set of mechanical, processing and service properties makes it possible to consider that the semicommercial tests of this new class of BrFNCA composite bronzes reinforced with H12C7A maraging dendrites for sliding friction units are justified and promising.Исследована группа композитных бронз БрЖНКА 9-4-1-1, БрЖНА 12-7-1 и др., в которых хрупкие интерметаллиды типа Cu3Sn «заменены» на стальные дендриты. Изучен массоперенос Fe, Ni, Co, Al между матрицей и дендритами в этих композитах. Дисперсность дендритов в зависимости от способов производства указанных сплавов может быть повышена в 10 раз, например при вакуумном способе литья. Механические свойства образцов типа БрЖНКА (σв = 372 МПа, δ = 25 %, ψ = 42 %) по сравнению с прототипом БрО10 выше: твердость σв – на 50 %, пластичность δ и ψ – в 4–5 раз, износостойкость – на порядок, а коэффициент трения ниже на 20–30 %. Установлен факт существенного влияния дисперсности дендритной компоненты на интенсивность изнашивания бронзы типа БрЖНА. Так, при поперечном сечении дендритов 1 и 10 мкм интенсивность изнашивания составляет 0,002 и 0,025 соответственно, что на порядок ниже, а коэффициент трения при этом не изменяется, т.е. не зависит от дисперсности дендритов. Весь комплекс механических, технологических и служебных свойств позволяет считать обоснованным и перспективным полупромышленное апробирование нового класса композитных бронз типа БрЖНКА, армированных дендритами из мартенситно-стареющей стали Н12К7Ю, для узлов трения–скольжения
ПОЛУЧЕНИЕ МЕТАЛЛИЧЕСКОЙ СУРЬМЫ С НИЗКИМ СОДЕРЖАНИЕМ МЫШЬЯКА ИЗ АНТИМОНАТНОГО КОНЦЕНТРАТА
Get PDFThe paper provides the method developed by the authors to produce low-arsenic crude antimony from the antimony concentrate containing 47,77 of Sb and 0,17 % of As. The basis of the concentrate is sodium hexahydroxoantimonate or mopungite mineral. Concentrate reduction with coke according to the traditional technology produced crude antimony with a high arsenic content – 0,34 %. To reduce arsenic content in crude metal to 0,1 % and eliminate a separate stage of antimony refining from arsenic, reduction melting is proposed in the presence of sodium plumbite or lead oxide. This allows obtaining crude antimony with an arsenic content of 0,07–0,1 %. The process of antimony concentrate reduction melting on crude antimony was carried out in an oven with silicon carbide heaters in alundum crucibles with charge batches 100–150 g each. The content of base metal and impurities in crude antimony was determined by chemical and atomic absorption methods. The form of arsenic in the concentrate was determined by X-ray phase analysis using the DRON-3 automated diffractometer (CuKα radiation, β filter). Arsenic concentration in the slag phase in the form of Pb2As2O7 lead diarsenate is shown. Thermal gravimetric analysis was performed for reduction melting of charge consisting of antimony concentrate, lead oxide and coke and it was found that metal antimony formation occurs in a temperatures range of 445–950 °C.Представлен разработанный авторами способ получения черновой сурьмы с низким содержанием мышьяка из антимонатного концентрата, содержащего 47,77 % Sb и 0,17 % As. Основу концентрата составляет гексагидроксоантимонат натрия, или минерал мопунгит. При восстановлении концентрата коксом по традиционной технологии получена черновая сурьма с повышенным содержанием мышьяка – 0,34 %. Для его снижения в черновом металле до 0,1 % и исключения отдельной стадии рафинирования сурьмы от мышьяка предложена восстановительная плавка в присутствии плюмбита натрия или оксида свинца, в результате которой получена черновая сурьма с содержанием мышьяка 0,07–0,1 %. Процесс восстановительной плавки антимонатного концентрата на черновую сурьму проводился в печи с силитовыми нагревателями в алундовых тиглях с навесками шихты 100–150 г. Содержание основного металла и примесей в черновой сурьме определялось химическим и атомно-абсорбционным способами. Форма нахождения мышьяка в концентрате оценивалась рентгенофазовым анализом с использованием автоматизированного дифрактометра ДРОН-3 (CuKα-излучение, β-фильтр). Показано концентрирование мышьяка в шлаковой фазе в виде диарсената свинца Pb2As2O7. Проведены термогравиметрические исследования процесса восстановительной плавки шихты, состоящей из антимонатного концентрата, оксида свинца и кокса, в результате которых установлено, что процесс образования металлической сурьмы протекает в интервале температур 445–950 °С
РАЗРАБОТКА РЕЖИМОВ ПОЛУЧЕНИЯ ДЕФОРМИРОВАННЫХ ПОЛУФАБРИКАТОВ ИЗ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО СКАНДИЙСОДЕРЖАЩЕГО АЛЮМИНИЕВОГО СПЛАВА И ИССЛЕДОВАНИЕ ИХ МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ
Get PDFThe paper demonstrates the urgency of studies focused on creating new Al-Mg alloys doped with scandium and featuring by an advantageous combination of operational and mechanical properties such as weldability, corrosion resistance and sufficient strength. In production conditions, 560×1360×4520 mm flat ingots were obtained from an experimental scandium-containing alloy. They were cut into billets with a maximum thickness of 40 mm and then heat treatment and sheet rolling modes were developed for them and tested. The DUO 330 mill with smooth rolls having an initial diameter of 330 mm and a barrel width of 540 mm was used as rolling equipment. Experimental studies consisting in blank preparation for rolling (homogenization annealing and face milling), hot rolling at 450 °C, cold rolling to a thickness of 3 mm and annealing of cold-deformed semi-finished products at 350 °C for 3 hours allowed making deformed semi-finished products by various drafting patterns at rolling that were subjected to heat treatment. The maximum total degree of deformation during billet rolling to the 3 mm thickness was 92,5 %, and the draw ratio per pass changed from 1,04 to 1,2. The LFM400 400 kN universal test machine as per GOST 1497-84 was used to determine mechanical properties of deformed and annealed semi-finished products of various thicknesses made of an experimental alloy and identify regularities of their changes depending on the total degree of deformation during rolling. It was found that when rolling strips of an experimental scandiumcontaining aluminum alloy the ultimate tensile strength and yield strength of the metal grow, and the percentage elongation decreases with an increase in the total degree of deformation. This corresponds to the general ideas of metal forming theory. The mechanical analysis of semi-finished products showed that the level of strength and plastic properties is quite high, wherein the ultimate tensile strength reaches 453–481 MPa, yield strength – 429–457 MPa, and percentage elongation – 3,8-5,0 % for cold-deformed samples. Annealing made it possible to increase percentage elongation values to 14–16 % at sufficiently high yield strength (up to 277 MPa). The results of the conducted studies were used to develop casting, rolling and annealing modes for making semi-finished products of the Al–Mg alloy sparingly doped with scandium within 0,10–0,14 % that will be used when mastering machining technologies in production.Показана актуальность работ, направленных на создание новых сплавов системы Al–Mg, легированных скандием, которые характеризуются выгодным сочетанием эксплуатационных и механических свойств, таких, как свариваемость, коррозионная стойкость и достаточная прочность. В промышленных условиях получены плоские слитки из экспериментального скандийсодержащего сплава размерами 560×1360×4520 мм. Для вырезанных из них заготовок с максимальной толщиной 40 мм были разработаны и опробованы режимы термообработки и листовой прокатки. В качестве оборудования для прокатки использовали стан ДУО 330 с гладкими валками с начальным диаметром 330 мм и шириной бочки 540 мм. В результате экспериментальных исследований, заключающихся в подготовке заготовок к прокатке (гомогенизационный отжиг и фрезерование граней), горячей прокатке при температуре 450 °C, холодной прокатке до толщины 3 мм и отжиге холоднодеформированных полуфабрикатов при температуре 350 °C в течение 3 ч, получены деформированные полуфабрикаты, изготовленные по различным схемам обжатий при прокатке и прошедшие термообработку. Максимальная степень суммарной деформации при прокатке заготовок до толщины 3 мм составила 92,5 %, а вытяжка за проход изменялась от 1,04 до 1,2. С помощью универсальной испытательной машины LFM400 с усилием 400 кН в соответствии с ГОСТ 1497-84 определены механические свойства деформированных и отожженных полуфабрикатов различной толщины из экспериментального сплава и выявлены закономерности их изменения в зависимости от суммарной степени деформации при прокатке. Установлено, что при прокатке полос из экспериментального скандийсодержащего алюминиевого сплава с увеличением суммарной степени деформации временное сопротивление разрыву и предел текучести металла растут, а относительное удлинение снижается, что соответствует общим представлениям теории обработки металлов давлением. Анализ механических свойств полученных полуфабрикатов показал, что уровень прочностных и пластических характеристик достаточно высок, при этом временное сопротивление разрыву достигает для холоднодеформированных образцов 453–481 МПа, предел текучести металла – 429÷457 МПа, а относительное удлинение – 3,8–5,0 %. Применение отжига дало возможность повысить относительное удлинение до 14–16 % при достаточно высоких значениях предела текучести (до 277 МПа). Результаты проведенных исследований позволили разработать режимы литья, прокатки и отжига для получения полуфабрикатов из сплава системы Al–Mg, экономнолегированного скандием в пределах 0,10–0,14 %, которые будут использоваться при освоении технологий обработки в промышленных условиях
ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ СТЕПЕНИ ИЗМЕЛЬЧЕНИЯ ЗЕРЕННОЙ СТРУКТУРЫ СЛИТКОВ ИЗ СПЛАВА 6063 НА ИХ ПЛАСТИЧНОСТЬ, ПАРАМЕТРЫ ПРЕССОВАНИЯ И СВОЙСТВА ПРЕССОВАННЫХ ПРОФИЛЕЙ
Get PDFThe analysis of scientific and technical literature and practical data made it possible to found that changes in casting parameters for ingots using different mold designs allows varying the degree of ingot grain structure refinement in a sufficiently wide range, which should be reflected in the conditions of aluminum alloy profile extrusion as well as physical and mechanical properties of these profiles. Therefore, the purpose of the research was to assess the influence of the degree of grain structure refinement for Alloy 6063 ingots on extrusion deformation and speed parameters and mechanical properties of profiles produced. The study used several batches of Alloy 6063 ingots 178 mm in diameter cast under industrial conditions, as well as profiles obtained by direct extrusion on a 18 MN horizontal hydraulic press subjected to quenching and aging. The grain size in homogenized ingots was estimated by light microscopy using the Olimpus optical microscope, and mechanical properties tests were carried out using the Inspect 20 kN-1 universal test machine. It was found that the initial grain size in the ingot structure exerts a significant influence both on ingot plasticity during extrusion, and on the final structure and mechanical properties of profile products made of aluminum alloys. Having analyzed the results obtained, we can conclude that the increase in strength characteristics of products extruded from ingots with a more refined structure is due to the fact that fine grains are retained in the structure of metal after its deformation, and cast metal plasticity increases with the degree of grain structure refinement in the ingot. This leads to the higher efficiency of profile product hardening and metal outflow rate during extrusion.В результате анализа научно-технической литературы и практических данных было установлено, что изменение пара- метров литья слитков при применении различных конструкций кристаллизаторов позволяет варьировать степень из- мельчения зеренной структуры слитков в достаточно широком диапазоне, что должно отражаться на условиях экстру- зии профилей из алюминиевых сплавов и их физико-механических характеристиках. Поэтому целью настоящей работы являлась оценка влияния степени измельчения зеренной структуры слитков сплава 6063 на деформационные и ско- ростные параметры прессования и механические свойства получаемых профилей. Для исследований было использова- но несколько партий слитков диаметром 178 мм из сплава 6063, отлитых в промышленных условиях, а также профили, полученные методом прямого прессования на горизонтальном гидравлическом прессе усилием 18 МН, подвергнутые закалке и старению. Оценка размера зерна в гомогенизированных слитках проводилась методом световой микроскопии на оптическом микроскопе Olimpus, а испытания механических свойств – на универсальной испытательной машине Inspect 20 кН-1. Установлено, что исходный размер зерна в структуре слитка оказывает значительное влияние как на пла- стичность заготовок при прессовании, так и на конечную структуру и механические свойства профильной продукции из алюминиевых сплавов. Анализируя полученные результаты, можно заключить, что повышение прочностных характери- стик пресс-изделий из слитков с более измельченной структурой связано с тем, что в структуре металла после его дефор- мации сохраняется мелкое зерно, а пластичность литого металла растет с увеличением степени измельчения зеренной структуры в слитке. В связи с этим повышаются эффективность закалки профильной продукции и скорость истечения металла при прессовании
ВЛИЯНИЕ СПОСОБОВ ПОЛУЧЕНИЯ ЛИГАТУРЫ AlTi НА ЕЕ СТРУКТУРУ И ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРИ МОДИФИЦИРОВАНИИ АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ
Get PDFA comparative study on the effect of methods for obtaining AlTi4 modifying master alloys on the sizes of Al3Ti intermetallics is made. It is found that increasing cooling rates at solidification from 10–15 °C/s (crystallization in a hot cast iron mold, a plate 30 mm in thickness) to 60–65 °C/s (crystallization in a cold cast iron chill mold, a rod 20 mm in diameter, 170 mm in length) reduces the length and thickness of needle-shaped intermetallics almost twice (397×23 to 215×13 μm). At the same time, lower electrical conductivity and higher alloy density in a solid state are observed. Melt modification with 0,5 wt.% magnesium addition causes the formation of homogeneous 98×3 μm fine-needle intermetallics. The addition of magnesium slightly reduces electrical conductivity and density compared with the AlTi4 master alloy crystallized at the same cooling rate (60–65 °C/s). Modification of A97 grade aluminum and AK9ch alloy (Al–Si–Mg system) with the specified master alloys at the same amount of titanium added (0,01 wt.%) exerts hereditary influence on the density and electrical conductivity, and macrograin (A97) and dendrites of aluminium (AK9ch). The maximum modifying effect is provided by the AlTi4 master alloy containing 0,5 wt.% magnesium. When introduced into the alloy, it contributes to the formation of 10 μm aluminum dendrites 1427 pcs/mm2 in total in the alloy structure. When the AK9ch alloy is modified with the master alloy crystallized at cooling rates of 10–15 °C/s, 28 μm dendrites 672 pcs/mm2 in total are formed in the alloy structure. It is suggested to use density and electrical conductivity determination methods for express evaluation of master alloy modifying effectiveness.Выполнено сравнительное исследование по влиянию способов получения модифицирующих лигатур AlTi4 на размеры интерметаллидов Al3Ti. Установлено, что повышение скорости охлаждения при затвердевании с 10–15 °С/с (кристаллизация в горячей чугунной изложнице, пластина толщиной 30 мм) до 60–65 °С/с (кристаллизация в холодном чугунном кокиле, пруток диаметром 20 мм, длиной 170 мм) способствует уменьшению длины и толщины игольчатых интерметаллидов практически в 2 раза (с 397×23 до 215×13 мкм). При этом отмечается снижение значений электропроводности и увеличение плотности лигатуры в твердом состоянии. Модифицирование лигатурного расплава добавкой магния в количестве 0,5 мас.% обуславливает формирование однородных мелкоигольчатых интерметаллидов размерами 98×3 мкм. Добавка магния незначительно снижает электропроводность и плотность по сравнению с лигатурой AlTi4, закристаллизованной при одинаковой скорости охлаждения (60–65 °С/с). Модифицирование указанными лигатурами алюминия марки А97 и сплава АК9ч (система Al–Si–Mg) при одинаковом количестве вводимого титана (0,01 мас.%) оказывает наследственное влияние на плотность и электропроводность, а также на макрозерно (А97) и дендриты алюминия (АК9ч). Максимальным модифицирующим эффектом характеризуется лигатура AlTi4, содержащая магний в количестве 0,5 мас.%. Ее введение в сплав способствует формированию в его структуре дендритов алюминия размером 10 мкм в количестве 1427 шт./мм2. При модифицировании сплава АК9ч лигатурой, закристаллизованной со скоростями охлаждения 10–15 °С/с, в структуре сплава формируются дендриты размером 28 мкм в количестве 672 шт./мм2. Методики определения плотности и электропроводности предлагается использовать для экспрессной оценки модифицирующей эффективности лигатур
ВЛИЯНИЕ РЕАГЕНТОВ НА ОСНОВЕ ДИАЛКИЛДИТИОФОСФАТОВ НА ФЛОТАЦИЮ МЕДИ ИЗ ПИРИТСОДЕРЖАЩИХ ШЛАКОВ
Get PDFThe paper studies the patterns of copper slag mineral phase separation by flotation depending on the modification of the additional BTF series collecting agent (dialkyldithiophosphate derivatives) and the ratio of main and additional collecting agent consumptions. The results of open and locked-cycle laboratory flotation tests are presented, and the effect of pulp pH on copper extraction is observed. The reasons for the copper extraction gain during grinding and subsequent flotation in acidic medium are analyzed. The aggregates of copper and iron sulfides are identified in slags thus proving decoppering effectiveness with a decrease in pH to slightly acidic values due to the active flotation of intergrown pieces of copper-containing phases with iron sulfide (pyrite, pyrrhotine). It is shown that the additional BTF series collecting agent added to the main collecting agent – potassium butyl xanthate – makes it possible to reduce the total consumption of the combined collecting agents while maintaining copper extraction and concentrate quality as compared to the consumption of only xanthate necessary to achieve the same parameters. The best results were achieved with the use of the BTF 1614 reagent in combination with potassium butyl xanthate at the BCC : BTF = 3 : 1 ratio. At an optimum pH = 5,5÷6,8, the increase in copper extraction to the concentrate was 11.13%, and gold and silver extraction increased by 9.68% and 9.93%, respectively.Изучены закономерности разделения минеральных фаз медного шлака флотацией в зависимости от модификации дополнительного собирателя серии БТФ (производные диалкилдитиофосфатов), а также от соотношения расходов основного и дополнительного коллекторов. Представлены результаты открытых и замкнутых лабораторных флотационных опытов, прослежено влияние рН пульпы на извлечение меди. Проанализированы факторы прироста извлечения меди при измельчении и последующей флотации в кислой среде. Установлено наличие в шлаках агрегатов сульфидов меди и железа, что определяет эффективность обезмеживания при снижении рН до слабокислых значений вследствие активной флотации сростков медьсодержащих фаз с сульфидом железа (пиритом, пирротином). Показано, что при добавке к основному собирателю – бутиловому ксантогенату калия – дополнительного реагента серии БТФ возможно снижение общего расхода комбинации собирателей при сохранении извлечения меди и качества концентрата по сравнению с необходимым для достижения этих же показателей расходом одного ксантогената. Наилучшие результаты получены при использовании реагента БТФ 1614 в сочетании с бутиловым ксантогенатом калия при их соотношении БКК : БТФ = = 3 : 1. При оптимальном рН = 5,5÷6,8 прирост по извлечению меди в концентрат составил 11,13 %, а золота и серебра – 9,68 и 9,93 % соответственно
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ КАЛЬЦИЯ В СПЛАВАХ: ОТ МОДИФИЦИРОВАНИЯ ДО ЛЕГИРОВАНИЯ
Get PDFCalcium is one of the most common and, therefore, cheap metals on earth. It has long been used for the modification and alloying of heavy metal alloys, in particular lead and copper. As a modifier, it is used in cast irons and steels. More recently calcium started to be used in light alloys based on aluminum and magnesium. This review covers the applications of metallic calcium, its effect on the structure and properties of various alloys. Over the past few years, systematic studies of aluminum-calcium-eutectic alloys have been carried out and it has been found that their casting properties are no worse than that of silumins, and they can be subjected to hot and cold rolling with a high degree of deformation. Threefold and more complex phase diagrams of systems including calcium were constructed, and multicomponent alloys based on them were investigated. All this allowed us to distinguish several groups of new promising calcium-containing aluminum alloys: (1) alloys hardened without quenching due to nanosized Al3Zr, Al3Sc and Al3(Zr,Sc) phase particles precipitated during annealing; (2) high-strength alloys doped with traditional hardening elements of aluminum solid solution, zinc and magnesium; (3) composite-type alloys containing more than 20% of eutectic intermetallics in their structure. These alloys have a reduced density, an improved set of performance properties, increased corrosion resistance and high manufacturability when making cast and deformed semi-finished products.Кальций является одним из самых распространенных, а следовательно, дешевых металлов на Земле. Долгое время его применяли для модифицирования и легирования сплавов тяжелых металлов, в частности свинца и меди. В качестве модификатора его используют в чугунах и сталях. Сравнительно недавно кальций стали применять для легирования легких сплавов на основе алюминия и магния. В настоящем обзоре рассмотрены области применения металлического кальция, его влияние на структуру и свойства разных сплавов. За последние несколько лет были проведены систематические исследования сплавов на основе алюминиево-кальциевой эвтектики и установлено, что они обладают литейными свойствами не хуже, чем у силуминов, также их можно подвергать горячей и холодной прокатке с высокими степенями деформации. Были построены тройные и более сложные диаграммы состояния систем, включающих кальций, исследованы многокомпонентные сплавы на их основе. Все это позволило наметить несколько групп новых перспективных Ca-содержащих алюминиевых сплавов: (1) сплавы, упрочняемые без закалки за счет выделения при отжиге наноразмерных частиц фаз Al3Zr, Al3Sc и Al3(Zr,Sc); (2) высокопрочные сплавы, легированные традиционными элементами-упрочнителями алюминиевого твердого раствора, цинком и магнием; (3) сплавы композитного типа, имеющие в структуре более 20 % эвтектических интерметаллидов. Все эти материалы имеют пониженную плотность, улучшенный комплекс эксплуатационных свойств, повышенную коррозионную стойкость и высокую технологичность при производстве литых и деформированных полуфабрикатов