Izvestiya Vuzov Tsvetnaya Metallurgiya (Proceedings of Higher Schools Nonferrous Metallurgy / Известия вузов. Цветная металлургия
Not a member yet
659 research outputs found
Sort by
ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ ПЕРЕПЛАВА НА СТРУКТУРНУЮ НАСЛЕДСТВЕННОСТЬ СПЛАВОВ, ПОЛУЧЕННЫХ МЕТОДОМ ЦЕНТРОБЕЖНОЙ СВС-МЕТАЛЛУРГИИ
Get PDFThe paper studies a remelt temperature effect on the structural heredity of an alloy produced by centrifugal SHS metallurgy methods. An example of intermetallic NiAl grade highly alloyed with boron demonstrates that the alloy superheat temperature over 100 °C (from tmelt) during vacuum induction remelting causes a substantial enlargement of SHS alloy structural components and occurrence of segregations. All test samples of the alloy had a composite structure consisting of a substitutional solid solution NiAl matrix, reticular inclusions of τ-boride (Ni20Al3B6) and dispersion discharge of complex boride (Mo, Cr)B.Исследовано влияние температуры переплава на структурную наследственность сплава, полученного методами центробежной СВС-металлургии. На примере интерметаллидного сплава на основе NiAl, высоколегированного бором, показано, что температура перегрева сплава более 100 °С (от tпл) при вакуумно-индукционном переплаве приводит к существенному укрупнению структурных составляющих СВС-сплава и возникновению ликваций. Все исследуемые образцы сплава имели композиционную структуру, состоящую из матрицы твердого раствора замещения на основе NiAl, сетчатых включений τ-борида (Ni20Al3B6) и дисперсионных выделений комплексного борида (Mo, Cr)B
ИССЛЕДОВАНИЕ ФОРМИРОВАНИЯ АНИЗОТРОПИИ МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ В ПРОЦЕССЕ ПРОИЗВОДСТВА РАСКАТНЫХ КОЛЕЦ
Get PDFThe effect of titanium alloy mechanical anisotropy on the performance of gas turbine engine (GTE) ring-shaped parts was analyzed with account for their production cycle. Necessary dependencies were provided for transverse strain identification when assessing anisotropy during forming. It was found that both transversal strain coefficients and metal strength increase during the forming process (forging and rolling). In addition, the rolling process facilitates the transversal isotropy occurrence in the ring material. The stress state in a hollow homogenous cylinder under internal and external pressures was examined to evaluate the effect of transverse strain coefficients on the structure functionality. This scheme describes operating conditions of GTE compressor disks spacer with a reasonable degree of certainty while ignoring axial loads. The analysis showed that the allowable internal pressure taken by the spacer increases with the increase of transverse strain coefficients.Проведен анализ влияния анизотропии механических свойств титановых сплавов на эксплуатационные характеристики кольцевых деталей газотурбинных двигателей (ГТД) с учетом технологического цикла их изготовления. Приводятся необходимые зависимости для определения показателей поперечной деформации при оценке анизотропии при формоизменении. Установлено, что коэффициенты поперечной деформации и прочность металла в процессе формоизменения (ковки и раскатки) возрастают. При этом процесс раскатки способствует появлению трансверсальной изотропии в материале колец. Для оценки влияния величин коэффициентов поперечной деформации на работоспособность конструкции рассмотрено напряженное состояние в полом однородном цилиндре под действием внутреннего и наружного давлений. Эта схема с достаточной степенью достоверности описывает условия работы проставки дисков компрессора ГТД без учета осевых нагрузок. Анализ показал, что при возрастании коэффициентов поперечной деформации допустимое внутреннее давление, воспринимаемое проставкой, увеличивается
ПРИМЕНЕНИЕ ПРОЦЕССОВ СВС ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ IN SITU АЛЮМОМАТРИЧНЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ, ДИСКРЕТНО АРМИРОВАННЫХ НАНОРАЗМЕРНЫМИ ЧАСТИЦАМИ КАРБИДА ТИТАНА. ОБЗОР
Get PDFThe study reviews forms and methods of discretely reinforced aluminum matrix composites (AMCs) production which cannot be widely applied due to a number of unresolved problems, such as high cost of both reinforcing elements and the entire process of composites production; level of strength properties is not always sufficient especially at high temperatures; uneven distribution of reinforcing particles throughout aluminum matrix, insufficient strength of their bonding with the matrix. The use of in situ processes and their potential contribution to the solution of these problems is discussed including SHS process for the production of cast nanostructured AMCs. A specific example of Al–10%TiC composite discretely reinforced with nanosized titanium carbide particles illustrates this in detail.Дан обзор видов и методов получения дискретно армированных алюмоматричных композиционных материалов (АМКМ), широкое применение которых сдерживается целым рядом нерешенных проблем: высокой стоимостью как армирующих элементов, так и всего технологического процесса изготовления композитов; не всегда достаточным уровнем прочностных свойств, особенно при повышенных температурах; неравномерностью распределения армирующих частиц по объему алюминиевой матрицы, недостаточной прочностью их связи с ней. Обсуждено, какой вклад в решение этих проблем может внести примене- ние процессов in situ, в том числе процесса СВС, для получения литых наноструктурных АМКМ. Более детально это показано на конкретном примере композита Al–10%TiC, дискретно армированного наноразмерными частицами карбида титана
О ПОЛУЧЕНИИ СПЛАВОВ Cu–Pb ПУТЕМ ГОМОГЕНИЗАЦИИ ЖИДКОГО МЕТАЛЛА
Get PDFThe study covers the microstructure of Cu–Pb alloys containing 7, 32, 50, 55 and 73 at.% Pb preliminary superheated in their liquid state to 1300 °C and crystallized at a cooling rate of 10 °C/sec. It was demonstrated that melt overheating resulted in complete or partial suppression of metal separation and formation of its more uniform structure that serve as an indirect evidence of changes in the structural state of metallic liquid. The application of homogenizing heat treatment of Cu–Pb melts by superheating to a temperature specific for each compound as a method to obtain massive ingots with a homogeneous structure was justified. It was demonstrated that Cu–50 at.% Pb alloy characterized by the highest value of mixing entropy is the most promising composition for massive ingot production by homogenizing heat treatment of a melt. The minimum micro-hardness difference of phases based on copper and lead for Cu–50 at.% Pb alloy determined material ability to withstand mechanical loads without residual deformation and failure, as well as its resistance to various types of wear.Исследована микроструктура сплавов Cu–Pb, содержащих 7, 32,50, 55 и 73 ат.% Pb, предварительно перегретых в жидком состоянии до температуры 1300 °С и закристаллизованных со скоростью охлаждения 10 °С/с. Показано, что перегрев расплава приводит к полному или частичному подавлению расслоения металла и формированию более однородной его структуры, что косвенно свидетельствует об изменении структурного состояния металлической жидкости. Обосновано применение гомогенизирующей термической обработки расплавов Cu–Pb путем перегрева до определенной для каждого состава температуры как способа получения массивных слитков с однородной структурой. Показано, что сплав Cu–50ат.%Pb, характеризующийся наибольшим значением энтропии смешения, является наиболее перспективной композицией для получения массивных слитков способом гомогенизирующей термической обработки расплава. Наименьшая разность значений микротвердости фаз на основе меди и свинца для сплава Cu–50 ат.% Pb определяет способность материала выдерживать механические нагрузки без остаточного формоизменения и разрушения, а также устойчивость к различным видам изнашивания
ИОННАЯ ФЛОТАЦИЯ ЦВЕТНЫХ МЕТАЛЛОВ С СУЛЬФОНИЛЬНЫМИ ПРОИЗВОДНЫМИ АМИНОТИОФЕНОВ
Get PDFThe paper studies sulfonyl aminothiophene derivatives as potential collecting agents in ion flotation of non-ferrous metals. The study determines optimal flotation conditions of Cu(II), Co(II), Ni(II), Zn(II) and Cd(II): range of pH values, process time, and amount of reagent. It demonstrates effectiveness of compounds as collecting agents for non-ferrous metals in standardized test solutions by the method of ion flotation.В качестве потенциальных собирателей для ионной флотации цветных металлов исследованы сульфонильные производные аминотиофенов. Найдены оптимальные условия флотации Cu(II), Co(II), Ni(II), Zn(II) и Cd(II): область значений рН, длительность процесса, количество реагента. Показана эффективность соединений как собирателей цветных металлов из модельных растворов методом ионной флотации
ИЗВЛЕЧЕНИЕ МЕДИ ИЗ РАСТВОРОВ ВЫСОКОДИСПЕРСНЫМИ МОДИФИЦИРОВАННЫМИ АЛЮМОСИЛИКАТАМИ
Get PDFThe study covers the sorption of copper ions from standardized test solutions (1–100 mg/dm3 Cu) at pH = 5,5÷9,5 and waste waters (composition, mg/dm3 : 0,2–0,4 Cu; 0,2–0,3 Zn; 0,3–0,4 Ni; 0,3–0,5 Fe; 0,6–0,9 Pb; 1,8 As; 0,2 Mn; 3,2 Mg) at pH = 8,5 on a modified Na-montmorillonite from the Zyryanovskoe field in comparison to the liming method. Significant sorption capacity of superfine aluminosilicates (~3,0 mg-eq/g) allows to obtain sediment rich in heavy non-ferrous metal ions suitable for further recuperation of metals from sediment and purified water with residual concentrations of metals (Cu < 0,01 mg/dm3 ) compliant to emission standards.Исследована сорбция ионов меди из модельных растворов (1–100 мг/дм3 Сu) при рН = 5,5÷9,5 и из сточных вод (состав, мг/дм3 : 0,2–0,4 Cu; 0,2–0,3 Zn; 0,3–0,4 Ni; 0,3–0,5 Fe; 0,6–0,9 Pb; 1,8 As; 0,2 Mn; 3,2 Mg) при рН = 8,5 на модифицированном монтмориллоните Зыряновского месторождения в Na-форме в сравнении со способом известкования. Значительная сорбционная емкость высокодисперсных алюмосиликатов (~3,0 мг-экв/г) позволяет получать осадок с большим содержанием ионов тяжелых цветных металлов с возможностью дальнейшей рекуперации металлов из осадка и очищенную воду с остаточными концентрациями металлов (Cu < 0,01 мг/дм3 ), соответствующими нормативам сброса в окружающую среду
СОРБЦИОННОЕ ИЗВЛЕЧЕНИЕ РОДИЯ (III) ИЗ МНОГОКОМПОНЕНТНЫХ ХЛОРИДНЫХ РАСТВОРОВ В ПРИСУТСТВИИ ХЛОРИДА ОЛОВА (II)
Get PDFThe paper studies the effect of tin (II) chloride additive agents on the sorption of rhodium (III) on ion-exchange resin Purolite S920 with isothiouronium functional groups, weak base anion-exchange resin Purolite S985, and a strong-base anion-exchange resin Purolite A500. It is found that introduction of SnCl2 leads to a substantial improving of selectivity of all tested ion-exchange resins to Rh(III), and increases sorption rate on ion-exchange resins S985 and S920. The paper determines the optimum dosage of SnCl2 (0,01 mol/l), at which partition coefficients of Rh(III) during adsorption on all tested ion-exchange resins reach maximum values. It is shown that quantitative recovery of Rh(III) is achieved in practice during flowing of the multicomponent chloride solution composed of, g/l: 0,2 Rh(III); 72,9 HCl; 53,5 NH4Cl; 2,7 Al(III); 1,23 Fe(III); 5,9 Sn(IV) with addition of SnCl2, through the ion-exchange resin Purolite S920 with isothiouronium functional groups. Desorption of Rh(III) from the saturated ion-exchange resin Purolite S920 with the use of an acidified thiourea solution is not full, no more than 60 %.Изучено влияние добавок хлорида олова (II) на сорбцию родия (III) на ионите с изотиомочевинными функциональными группами Purolite S920, слабоосновном анионите Purolite S985 и сильноосновном анионите Purolite А500. Установлено, что введение SnCl2 приводит к существенному повышению селективности всех опробованных ионитов к Rh(III) и скорости сорбции Rh(III) на ионитах S985 и S920. Определена оптимальная дозировка SnCl2 (0,01 моль/л), при которой коэффициенты распределения Rh(III) при сорбции на всех опробованных ионитах достигают максимальных значений.Показано, что в процессе пропускания многокомпонентного хлоридного раствора состава, г/л: 0,2 Rh(III); 72,9 HCl; 53,5 NH4Cl; 2,7 Al(III); 1,23 Fe(III); 5,9 Sn(IV) – с добавкой SnCl2 через ионит с изотиомочевинными функциональными группами Purolite S920 достигается практически количественное извлечение Rh(III). Десорбция Rh(III) из насыщенного ионита Purolite S920 подкисленным раствором тиомочевины протекает не полно, не более чем на 60 %
РАСЧЕТНО-ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ОЦЕНКА УСЛОВИЯ РЕАЛИЗАЦИИ ПРОЦЕССА СОВМЕЩЕННОЙ ПРОКАТКИ-ПРЕССОВАНИЯ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ МЕТОДА БАЛАНСА МОЩНОСТЕЙ
Get PDFThe paper presents the results obtained when solving the problem consisting in determination of the combined extrolling process implementation. The components of a total capacity for the process studied were written in analytical form, their calculation and analysis of the effect of specific factors on implementation of the combined extrolling process was made on PC using a specially developed program. A quantitative evaluation of the process feasibility was made using safety factor as a major criterion for the conditions of aluminum alloy combined extrolling at the pilot combined processing plant.Приведены результаты решения задачи по определению возможности реализации процесса совмещенной прокатки-прессования (СПП). В аналитическом виде записаны составляющие полной мощности для исследуемого процесса, с помощью разработанной программы на ЭВМ произведен их расчет и проанализировано влияние отдельных факторов на осуществление процесса СПП. Для условий совмещенной прокатки-прессования алюминиевых сплавов на опытно-промышленной установке совмещенной обработки дана количественная оценка возможности реализации процесса с использованием в качестве основного критерия коэффициента запаса мощности
ПОЛУЧЕНИЕ НАНОПОРОШКОВЫХ ПСЕВДОЛИГАТУР Cu–(SiC+Si3N4) ДЛЯ МОДИФИЦИРОВАНИЯ И АРМИРОВАНИЯ АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ
Get PDFThe paper studies mechanical mixing and subsequent compaction of a powder mixture consisting of a powdered carrying agent (electrolytic copper having particles size of 20–100 µm) and a nanopowder modifying composition (silicon carbide powders (SiC) – 50÷70 %, silicon nitride (Si3N4) – 20÷30 %, sodium hexafluoroaluminate (Na3AlF6) – 10÷20 %) having particles size of 70–100 nm, obtained using azide self-propagating high-temperature synthesis technology. Modifying agent content in powder mixtures was 2,5, 5, 10 and 15 %. Mechanical mixing was carried out for 30–45 min at a rate of 150 rpm using the «Pulverizette-5» planetary mill. The study analyzes intermixing of initial powder components. It determines some physical and technological properties of powder mixtures obtained, such as granulometric composition, density, bulk mass, flowability. Nanopowder pseudo-ligatures briquettes are formed of Cu–(SiC + Si3N4) powder mixtures with various content of the modifying agent by cold pressing in a cylindrical press mold using the PSU-50 hydraulic press at a pressure of 85–310 MPa. The study determines dependencies of relative density and porosity of briquettes on compaction pressure. It presents microstructures of pressed pseudo-ligatures at the maximum compaction pressure. Obtained nanopowder pseudo-ligatures briquettes with a diameter of 25 mm, up to 2 mm in height, weighing 5 g, with a relative density of 53–85 % and porosity of 15–47 are intended for subsequent introduction into aluminum melt for further modification.Исследованы механическое смешивание и последующее уплотнение порошковой смеси, состоящей из порошка-носителя (электролитическая медь с размером частиц 20–100 мкм) и нанопорошковой композиции-модификатора (порошки карбида кремния (SiC) – 50÷70 %, нитрида кремния (Si3N4) – 20÷30 %, гексафторалюмината натрия (Na3AlF6) – 10÷20 %) с размером частиц 70–100 нм, полученной по азидной технологии самораспространяющегося высокотемпературного синтеза. Порошковые смеси содержали 2,5; 5; 10 и 15 % модификатора. Механическое смешивание осуществляли в течение 30–45 мин со скоростью 150 об/мин в планетарной мельнице «Пульверизетте-5». Проведен анализ смешивания исходных порошковых компонентов. Определены некоторые физико-технологические свойства полученных порошковых смесей – такие, как гранулометрический состав, плотность, насыпная масса, сыпучесть. Формирование брикетов – нанопорошковых псевдолигатур из порошковых смесей состава Cu–(SiC + Si3N4) с различным содержанием модификатора – осуществляли холодным прессованием в цилиндрической пресс-форме на гидравлическом прессе ПСУ-50 под давлением 85–310 МПа. Определены зависимости относительной плотности и пористости брикетов от давления прессования. Представлены микроструктуры прессованных псевдолигатур при максимальном давлении прессования. Полученные брикеты – нанопорошковые псевдолигатуры диаметром 25 мм, высотой до 2 мм, массой 5 г с относительной плотностью 53–85 % и пористостью 15–47 – предназначены для последующего ввода их в алюминиевый расплав с целью модифицирования
ОБРАБОТКА РАСПЛАВОВ МАГНИТНО-ИМПУЛЬСНЫМИ ПОЛЯМИ С ЦЕЛЬЮ УПРАВЛЕНИЯ СТРУКТУРОЙ И СВОЙСТВАМИ ПРОМЫШЛЕННЫХ СИЛУМИНОВ
Get PDFComputer modeling was used to simulate main force factors of aluminum melt processing by pulsed magnetic fields both in the radial and axial impact pattern. It was found that a shock wave arising after a single pulse propagates throughout the melt volume within 40 μs in the radial impact pattern, and within 416 μs in the axial pattern. Experimental studies of Al–Si–Cu and Al–Si–Cu–Ni industrial silumins confirmed a sustainable modifying effect resulting from the magnetic-pulse treatment (MPT): α-Al dendrites and eutectic silicon crystals are reduced in size, while density and electrical conductivity of as-cast alloys increase along with their mechanical properties and ductility. Based on the experimental studies it was concluded that the best MPT performance is obtained with the axial impact pattern. Выполнено компьютерное моделирование основных силовых факторов при обработке алюминиевых расплавов импульсными магнитными полями по радиальной и осевой схемам воздействия. Установлено, что при радиальной схеме ударная волна, возникающая в расплаве после единичного импульса, прорабатывает весь его объем в течение 40 мкс, а по осевой – в течение 416 мкс. Экспериментальные исследования на промышленных силуминах АК6М2 и АК10М2Н подтвердили наличие устойчивого модифицирующего эффекта при магнитно-импульсной обработке (МИО): уменьшаются размеры дендритов α-Al и кристаллов эвтектического кремния, повышаются плотность и электропроводность, а также прочность и пластичность сплавов в литом состоянии. На основании экспериментальных исследований сделан вывод о наибольшей технологичности МИО при осевой схеме воздействия.