Izvestiya Vuzov Tsvetnaya Metallurgiya (Proceedings of Higher Schools Nonferrous Metallurgy / Известия вузов. Цветная металлургия
Not a member yet
659 research outputs found
Sort by
ВЛИЯНИЕ ОБРАБОТКИ РАСПЛАВОВ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫМИ АКУСТИЧЕСКИМИ ПОЛЯМИ НА СТРУКТУРУ И СВОЙСТВА СПЛАВОВ СИСТЕМЫ Al–Si
Get PDFThe research on the influence of melt processing with electromagnetic acoustic fields on the structure and properties of binary alloys Al–12%Si and Al–20%Si was conducted. The frequency of electromagnetic field induced in the loop antenna was changed between 500, 1000 and 2000 kHz during the experiments. Melts were processed after their degassing and refining. It was determined that this method of melt processing reduces the average total time of alloy production by 12 %. Short-term treatment of melts with electromagnetic acoustic fields helps to grind main phase alloy components and to improve their mechanical properties. Grinding of α-Al dendrites (from 30 to 22 μm) and eutectic Si crystals (from 13 to 10 μm) was observed while processing Al–12%Si eutectic alloy with a frequency of 500 kHz. At the same time, Al–20%Si hypereutectic alloy treatment with a frequency of 1000 kHz led to reduction of eutectic Si crystals from 8 to 5 μm, and of primary Si crystals – from 90 to 62 μm. Under specified processing conditions the tensile strength of Al–12%Si eutectic alloy increased by 13 %, and elongation – by 17 %, the same mechanical properties of Al–20%Si hypereutectic alloy increased by 9 and 65 % respectively. Based on the studies performed it was concluded that the choice of parameters for Al–Si melt processing with electromagnetic acoustic fields depended on the silicon content in the alloy. The increase in silica concentration needs treatment with the waves of higher vibration frequency. This processing technique allows modifying the fine crystalline structure of alloys and as a result causes an improvement of their mechanical properties. It can be successfully used for the production of fine-grained ligatures and Al–Si system alloys. However, further research is required to determine optimal processing parameters depending on the structure of the original charge and the nature of the alloys.Выполнены исследования по влиянию обработки расплавов электромагнитными акустическими полями на структуру и свойства двойных сплавов Al–12%Si и Al–20%Si. В процессе экспериментов варьировали частоту электромагнитного поля, наводимого в петле-антенне: 500, 1000 и 2000 кГц. Обработку расплавов проводили после их дегазации и рафинирования. Установлено, что данный способ обработки расплавов обуславливает сокращение общего времени приготовления сплавов в среднем на 12 %. Кратковременная обработка расплавов электромагнитными акустическими полями способствует измельчению основных фазовых составляющих сплавов и повышению их механических свойств. При обработке эвтектического сплава Al–12%Si с частотой 500 кГц наблюдалось измельчение дендритов α-Al (с 30 до 22 мкм) и кристаллов эвтектического Si (с 13 до 10 мкм). При обработке заэвтектического сплава Al–20%Si с частотой 1000 кГц кристаллы эвтектического Si уменьшались с 8 до 5 мкм, первичного Si – с 90 до 62 мкм. При указанных режимах обработки эвтектического сплава Al–12%Si предел прочности при растяжении увеличился на 13 %, относительное удлинение – на 17 %; у заэвтектического сплава Al–20%Si те же показатели повысились на 9 и 65 % соответственно. На основании проведенных исследований сделан вывод о том, что выбор параметров обработки расплавов системы Al–Si электромагнитными акустическими полями должен обуславливаться содержанием кремния в сплаве. С увеличением концентрации кремния необходимо обрабатывать расплав волнами с большей частотой колебания. Указанный способ обработки позволяет получать модифицированную мелкокристаллическую структуру сплавов и, как следствие, вызывает повышение их механических свойств. Он может быть успешно использован при получении мелкокристаллических лигатур и в производстве сплавов системы Al–Si. Для определения оптимальных параметров обработки в зависимости от структуры исходной шихты и природы сплавов требуются дополнительные исследования
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ СОБСТВЕННЫХ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ОТХОДОВ ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ МОНОКРИСТАЛЛИЧЕСКИХ ПОСТОЯННЫХ МАГНИТОВ
Get PDFThe applicability of waste metal formed in the manufacture of single-crystal permanent magnets of UNDKT5AA alloy is studied. Since this waste accumulates detrimental impurities, it cannot be re-used in the production. Additional cleaning of initial melting stock with solid oxidants was applied to prevent alloy contamination with impurities. An example was provided for calculating a required solid oxidant volume. The material of graphite intermediate ladle in contact with melt was replaced with pure alumina. Waste metal formed afterwards featured a reduced content of detrimental impurities. Such waste materials were used as a melting stock component in the production of single-crystal permanent magnets. All magnets met quality requirements, while the cost of production dropped by more than 30 %.Исследована возможность использования образующихся металлических отходов при изготовлении монокристаллических постоянных магнитов из сплава ЮНДКТ5АА. Поскольку в этих отходах накапливаются вредные примеси, они повторно не вовлекались в производство. Для предотвращения загрязнения сплава примесями применена дополнительная очистка исходных шихтовых материалов при помощи твердых окислителей. Приведен пример расчета необходимого количества твердого окислителя. Осуществлена замена соприкасающегося с расплавом материала промежуточной заливочной чаши из графита на чистый оксид алюминия. Образующиеся металлические отходы после этого имели пониженное содержание вредных примесей. При использовании таких отходов в качестве компонента шихты были изготовлены монокристаллические постоянные магниты. Все магниты удовлетворяли предъявляемым требованиям к качеству, а себестоимость их производства снизилась более чем на 30 %
ОПТИМИЗАЦИЯ СОСТАВА КРЕМНИСТОЙ ЛАТУНИ ЛЦ16К4 С ЦЕЛЬЮ ПОВЫШЕНИЯ ЕЕ ЖИДКОТЕКУЧЕСТИ ПРИ ПОЛУЧЕНИИ ХУДОЖЕСТВЕННОГО ЛИТЬЯ
Get PDFLC16K4 silicon brass is widely used in ornamental casting because of its good processing characteristics, beautiful golden color and the possibility to apply various decorative coatings. The paper studies the possibility to increase fluidity of LC16K4 silicon brass by varying its chemical composition according to GOST 17711-93. A vacuum suction method used for fluidity measurement revealed that this parameter changes when adding 0,1 wt.% of the alloying element (Zn, Si, Al) and that measurements show high repeatability. The experimental data were subjected to regression analysis. The effect of zinc and silicon on the silicon brass fluidity was quantitatively assessed, and an adequate mathematical model was built with a response surface of the fluidity function. The optimum melt overheating temperature was found that ensures the highest alloy fluidity with a minimum zinc loss. The results of this study may be useful in ornamental and industrial casting of LC16K4 silicon brass, as well as in other metallurgy and foundry areas. Кремнистая латунь марки ЛЦ16К4 нашла широкое применение в художественном литье за счет высоких технологических свойств, красивого золотого цвета и возможности нанесения различных декоративных покрытий. В работе проведено исследование возможности увеличения ее жидкотекучести путем варьирования химического состава в рамках ГОСТ 17711-93. Для измерения жидкотекучести был использован метод вакуумного всасывания, который выявил изменения этого показателя при добавлении от 0,1 мас.% легирующего элемента (Zn, Si, Al), а также показал высокую сходимость результатов. Экспериментальные данные подвергались регрессионному анализу. Была получена количественная оценка степени влияния цинка и кремния на жидкотекучесть кремнистой латуни, построена адекватная математическая модель и поверхность отклика функции жидкотекучести. Определена оптимальная температура перегрева, обеспечивающая максимальное значение жидкотекучести сплава при минимальном угаре цинка. Результаты данной работы могут быть применимы при получении художественного и промышленного литья из кремнистой латуни ЛЦ16К4, а также в других областях металлургии и литейного производства.
РОСТ ЗЕРНОГРАНИЧНОЙ ПРОСЛОЙКИ (αTi) В СПЛАВАХ Ti–Co
Get PDFThe paper studies the effect of temperature on the formation of (αTi) grain boundary layer in Ti–2wt.%Co and Ti–4wt.%Co alloys in the (αTi) + (βTi) two-phase region of the Ti–Co phase diagram within the temperature range of 690–810 °C. The paper studies kinetics of thickness growth (∆) of the (αTi) phase grain boundary layer in Ti–2wt.%Co alloy at a temperature of 750 °C. It demonstrates dependence of the thickness of grain boundary layer on the annealing time as ∆ ~ t 1/3. Analysis of experimental results suggests that increase in ∆ is a manifestation of the (αTi) coalescence process controlled by volume diffusion.Исследовалось влияние температуры на образование зернограничной прослойки (αTi) в сплавах Ti–2мас.%Co и Ti–4мас.%Co в двухфазной области (αTi) + (βTi) фазовой диаграммы Ti–Co в интервале температур 690–810 °С. Изучена кинетика роста толщины (∆) зернограничной прослойки фазы (αTi) в сплаве Ti–2мас.%Co при температуре 750 °С.Показана ее зависимость от времени отжига как ∆ ~ t 1/3. Анализ результатов экспериментальных наблюдений позволяет предположить, что увеличение ∆ является проявлением процесса коалесценции (αTi), который контролируется объемной диффузией
СОРБЦИЯ ПАЛЛАДИЯ (II) ИЗ АЗОТНОКИСЛЫХ РАСТВОРОВ КРЕМНЕЗЕМОМ, МОДИФИЦИРОВАННЫМ АМИНОГРУППАМИ
Get PDFSorption of Pd(II), Ag(I) and Cu(II) from nitric acid solutions by silica chemically modified with γ-aminopropyltriethoxysilane was studied. Based on the research of solid phase by IR & X-ray photoelectron spectroscopy, as well as thermogravimetry, it was suggested that palladium sorption from nitric acid solutions includes the following processes: coordination of palladium ions to nitrogen atoms of the functional group, reaction of palladium ions with the silica matrix and formation of polynuclear complexes. It was also proposed to use 5 % thiourea solution in 0,1 M HCl as a palladium desorbent. It was determined that the time of constant sorption rate settling in static conditions was (min): for Ag(I) – 10, for Cu(II) – 20, Pd(II) – 30. The row of ion sorption (imbibition) from 2 M HNO3 is as follows: АAg(I) > АPd(II) >> АCu(II). At the same time, silver ions are not adsorbed from solutions with a concentration of HNO3 < 1 M thus creating prerequisites for separation of ions. Изучена сорбция Pd(II), Ag(I) и Cu(II) из азотнокислых растворов кремнеземами, химически модифицированными γ-аминопропилтриэтоксисиланом. На основании исследования твердых фаз методами ИКи рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии, термогравиметрии высказано предположение, что при сорбции палладия из азотнокислых растворов имеют место следующие процессы: координация ионов палладия к атомам азота функциональной группы, взаимодействие ионов палладия с кремнеземной матрицей, а также образование полиядерных комплексов. В качестве десорбента палладия предложено использовать 5 %-ный раствор тиомочевины в 0,1 М HCl. Определено, что время установления постоянных значений сорбции в статических условиях составляет, мин: для Ag(I) – 10, для Cu(II) – 20, Pd(II) – 30. Ряд сорбируемости ионов в одинаковых условиях из 2 М HNO3 следующий: АAg(I) > АPd(II) >> АCu(II). При этом из растворов с концентрацией HNO3 < 1 М ионы серебра не сорбируются, что создает предпосылки для разделения ионов
ИССЛЕДОВАНИЕ ТОНКИХ ПОКРЫТИЙ В СИСТЕМЕ Si–B–C–N, ПОЛУЧЕННЫХ С ПОМОЩЬЮ МАГНЕТРОННОГО РАСПЫЛЕНИЯ МИШЕНЕЙ SiBC
Get PDFAmorphous thin-film Si–B–C–(N) coatings are fabricated by magnetron sputtering of sintered Si–B–C targets. The coating structure is investigated using X-ray phase analysis, scanning and transmission electron microscopy, scanning probe microscopy, glow-discharge optical emission spectroscopy, and Raman spectroscopy. Mechanical and tribological properties of coatings are determined using nanoindentation, scratch testing, and pin-on-disc testing. The oxidation resistance of coatings is investigated in a temperature range of 1200–1600 °C. It is established that coatings of the optimal composition possess hardness of 20 GPa, elasticity modulus of 210 GPa, elastic recovery of 53 %, friction coefficient of 0,6 against cemented carbide ball, and oxidation resistance above 1200 °C due to the formation of the SiO2-based protective film on their surface. Coatings deposited by sputtering the target of the Si70B25C composition in Ar + 15%N2 medium showed oxidation resistance both under long-term heating at t = 1200 °C for 12 h and short-term heating at temperatures of 1400, 1500, and 1600 °C
ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАЦИОНАЛЬНЫХ РЕЖИМОВ ДЕФОРМИРОВАНИЯ СТАЛЕЙ И СПЛАВОВ ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ СОВМЕЩЕННЫХ ПРОЦЕССОВ КОВКИ
Get PDFThe quantitative data are established and main regularities of the distribution of the deformation mode when modeling forging using a radial forging machine with canting angles of 30°, 60°, 90°, 120°, 150°, and 180° and magnitudes of reductions of 10, 15, and 20 % are obtained by the finite-element method using the MSC.SuperForge program. It is shown that the degree of shear deformation is maximal at segments adjoining the billet surface and minimal in its central zone.Методом конечных элементов и с использованием программы MSC.SuperForge получены количественные данные и установлены основные закономерности распределения напряженно-деформированного состояния и температуры при моделировании ковки на радиально-ковочной машине с углами кантовки 30°, 60°, 90°, 120°, 150° и 180° и величинами обжатий 10, 15 и 20 %. Показано, что степень деформации сдвига имеет максимальное значение на участках, прилегающих к поверхности заготовки, а наименьшее – в центральной ее зоне
ВЛИЯНИЕ СТРУКТУРЫ ШИХТОВЫХ ЗАГОТОВОК, ПЕРЕГРЕВА И ВРЕМЕНИ ВЫДЕРЖКИ РАСПЛАВОВ НА СВОЙСТВА СПЛАВОВ Al–5мас.%Cu В ЖИДКОМ И ТВЕРДОМ СОСТОЯНИЯХ
Get PDFThe influence of the structure of charge bars, overheating temperatures, and isothermal holding time of Al–5 wt % Cu melts on their properties in solid and liquid states is investigated. It is revealed using the express method that the density of melts obtained from fine-crystalline charge bars (F-c charge) has reduced values compared with the melts from coarse-crystalline charge bars (C-c charge). This peculiarity is retained over the entire studied range of overheating temperatures (760–1060 °C). The influence of the structure of initial charge bars manifests itself in the second generation (after melting and crystallization from corresponding overheating temperatures): alloys fabricated from the F-c charge have the smaller dendritic parameter α-Al and increased density and electrical conductivity compared with the alloys made from the C-c charge. It is shown that the involvement of deformed aluminum and copper waste into the charge composition provides the finely dispersed structure and increased density of Al–5 wt % Cu alloys in the solid and liquid states.Исследовано влияние структуры шихтовых заготовок, температуры перегревов и времени изотермической выдержки расплавов Al–5мас.%Cu на их свойства в твердом и жидком состояниях. С использованием экспресс-метода выявлено, что плотность расплавов, полученных из мелкокристаллических шихтовых заготовок (М-шихта), имеет пониженные значения по сравнению с расплавами из крупнокристаллических шихтовых заготовок (К-шихта). Данная особенность сохраняется во всем изученном диапазоне температур перегревов (760–1060 °С). Влияние структуры исходных шихтовых заготовок проявляется во втором поколении (после расплавления и кристаллизации с соответствующих температур перегревов): сплавы, полученные из М-шихты, в твердом состоянии имеют меньший размер дендритного параметра α-Al, повышенные значения плотности и электропроводности по сравнению со сплавами из К-шихты. Показано, что вовлечение в состав шихты деформированных отходов алюминия и меди обеспечивает получение мелкодисперсной структуры и повышенной плотности сплавов Al–5мас.%Cu в твердом и жидком состояниях
НЕКОТОРЫЕ ОСОБЕННОСТИ ВЛИЯНИЯ СУРЬМЫ НА ПОКАЗАТЕЛИ ЭЛЕКТРОЛИЗА ЦИНКА
Get PDFThe influence of antimony ions (Sb3+) in a concentration range of 0,001–0,200 mg/L on the current yield of zinc during the electrolysis of sulfate solutions is investigated. It is established that antimony, in contrast to germanium and tin, promotes an increase in current yield of zinc under definite conditions. This is caused by the fact that the alloy of zinc with antimony, which possesses the potential more positive compared with zinc, is deposited on separate cathode segments, due to which, the discharge of zinc ions proceeds in the depolarization mode with a higher current yield. A decrease in the current yield of zinc with the fraction of antimony higher than 0,2 mg/L is associated with the prevalent effect of galvanic pairs of antimony with zinc over the electrolysis with the depolarization. It is established that antimony enhances the negative effect of cobalt on the current yield of zinc due to the formation of the alloy of cobalt with antimony, on which the isolation overvoltage of hydrogen is lower than on zinc.Исследовано влияние ионов сурьмы (Sb3+) в диапазоне концентраций 0,001–0,200 мг/л на выход по току цинка при электролизе сульфатных растворов. Установлено, что сурьма, в отличие от германия и олова, в определенных условиях способствует увеличению выхода цинка по току. Обусловлено это тем, что в процессе электролиза на отдельных участках катода осаждается сплав цинка с сурьмой, обладающий более положительным, чем цинк, потенциалом, в результате чего разряд ионов цинка протекает в режиме деполяризации с более высоким выходом по току. Снижение выхода по току цинка при доле сурьмы более 0,2 мг/л связано с превалированием действия гальванических пар сурьмы с цинком над электролизом с деполяризацией. Установлено, что сурьма усиливает отрицательное влияние кобальта на выход по току цинка вследствие образования сплава кобальта с сурьмой, на котором перенапряжение выделения водорода меньше, чем на цинке