Аннотация: Представлена статья из цикла "Выдающиеся личности горного и металлургического производства" посвященная почетному гражданину города Череповца, металлургу и меценату Евгению Михайловичу Лунину, в связи с 75-летием со дня рождения.

Аннотация: В данном исследовании на примере холоднокатаных листов изучено влияние железа, кремния, магния и цинка на структуру и механические свойства сплава системы Al - 2 Cu - 1, 5 Mn. На первом этапе литьем в графитовую изложницу получили плоские слитки двух экспериментальных сплавов Al - 2 Cu - 1, 5 Mn и Al - 2 Cu - 1, 5 Mn - 1 Mg - 1 Zn - 0, 5 Fe - 0, 4 Si % (мас. ) с размерами 10x40x180 мм. Затем эти слитки подвергли горячей прокатке до толщины 2 мм при температуре 400 С. Далее горячекатаные листы отжигали при температуре 350 С в течение 3 ч, после чего производили холодную прокатку до толщины 0, 5 мм. Микроструктуру образцов, вырезанных из слитков и листов, изучали на световом и электронном сканирующем микроскопах. С целью оценки влияния термической обработки на структуру и физико-механические свойства проводили многоступенчатые отжиги листов и слитков экспериментальных сплавов в интервале температур от 300 до 500 С с шагом 50 С. После каждой ступени отжига измеряли твердость и удельную электропроводность образцов. Предел прочности, предел текучести и относительное удлинение холоднокатаных листов определяли методом испытания на растяжение на универсальной машине. Исследование показало, что добавление таких элементов, как магний, цинк, железо и кремний в базовый сплав, приводит к существенному изменению структуры и фазового состава, но не снижает механические свойства холоднокатаных листов, отожженных при температуре 350 и 400 С, что обусловлено равномерным распределением эвтектических частиц, размер которых составляет 2-5 мкм. Авторы продемонстрировали принципиальную возможность использования разнообразного вторичного сырья для приготовления базового сплава, не требующего гомогенизации и закалки.

Аннотация: С увеличением числа устройств, которые используют печатные платы, возрастает необходимость в разработке более эффективных, экономически выгодных и надежных методов финишной обработки поверхности печатных плат. Иммерсионные покрытия используют в качестве финишного покрытия при производстве печатных плат для защиты токоведущих дорожек от окисления и обеспечения процесса пайки. Никель из-за склонности к быстрой пассивации плохо смачивается припоем, золото защищает этот металл от окисления и, растворяясь в припое, дает хорошую растекаемость и, соответственно, паяемость. Иммерсионное золочение занимает лидирующие позиции по распространенности в изделиях ответственного применения, так как эта методика позволяет обеспечить сочетание хорошей паяемости и плоской поверхности для установки и пайки высокоинтегрированных компонентов, что необходимо в современных изделиях с увеличивающейся плотностью компоновки печатных узлов. На сегодняшний день особенно остро стоит вопрос о разработке отечественного раствора иммерсионного золочения, способного в полной мере заменить зарубежные аналоги. Объектом исследования в данной работе является раствор иммерсионного золочения, содержащий дицианоаурат калия, лиганд хелатного типа, восстановитель и буферирующую добавку. Цель работы - изучение влияния условий проведения процесса иммерсионного золочения на толщину покрытия золотом, определение оптимальных параметров, при которых нанесенный слой удовлетворяет требованиям стандарта IPС-4552. Установлено, что введение восстановителя в раствор иммерсионного золочения влияет на толщину покрытия при значительной продолжительности процесса, и, соответственно, способствует поддержанию толщины нанесенного слоя при снижении концентрации золота в растворе. Показана возможность длительной стабильной работы раствора иммерсионного золочения.

Аннотация: Пластическая деформация литых композитов позволяет повысить их механические и служебные свойства. Большая часть исследований в этом направлении посвящена преодолению пористости, связанной с повышенным газонасыщением при введении наполнителя в расплав замешиванием и его последующей седиментации. Решением проблемы является использование технологии in situ продувки предварительно гидрогенизированного расплава силумина кислородом (формирование упрочняющего компонента в результате химических реакций в расплаве). Но достигаемый уровень механических свойств композита невелик, что обусловлено наличием на поверхности упрочняющих частиц Al[2]O[3] химически адсорбированного слоя водорода. Для повышения указанных характеристик была использована горячая прокатка. Отработанная технология предусматривает прокатку цилиндрических заготовок поперек оси со степенью обжатия до 63 % при температуре 550 C. При воздействии на заготовки толщиной 1 мм и менее проводили отжиг при температуре 380 C. Достигнутая толщина проката составила 0, 16 мм. Механические испытания показали достигнутый предел прочности на растяжение 250 МПа, что на 25 % выше, чем в литой заготовке, а предел текучести составил 197 МПа, что крайне незначительно - не более чем на 5 % выше. На кривых растяжения наблюдали осцилляции нагрузки, связанные с возникновением микротрещин. Однако последние не вызывают немедленное разрушение, как в литом состоянии. Сопоставление кривых растяжения литых и прокатанных образцов позволило предположить, что наблюдаемые осцилляции связаны с истончением при горячей прокатке на поверхности упрочняющей фазы - оксида алюминия - слоя гидроксида. Именно снижение доли связанного водорода, а не наблюдаемое измельчение кристаллов первичного кремния, и является причиной повышения предела прочности на растяжение композита. Прокат из алюмоматричного композита в перспективе может стать альтернативой деформируемым сплавам.

Аннотация: Лазерное разделение изотопов, применяемое при работе над радиоактивными материалами как для разделения изотопов и обогащения, так и при очистке радиоактивных материалов от поверхностного загрязнения имеет сопоставимые технологические методы воздействия лазерного излучения на испаренный материал с радиоактивной составляющей. В работе предложен подход на основе принципов работы магнитогидродинамического (МГД) -генератора с добавлением в рабочую зону к смеси наночастиц золота и применением дополнительного воздействия лазера с облучением продуктов сгорания, включая лазер накачки на парах меди. Представленная разработка рекомендована для решения задачи получения 103Pd в медицинских целях. В связи с особенностями технологического процесса МГД-генератор должен обеспечить значительное увеличение температурного режима. Это влечет за собой необходимость смены традиционного материала для стенок камеры сжигания и электродов устройства для решения поставленной задачи. По окончании исследовательской части на основании результатов экспериментов будет выполнена разработка первого опытного образца установки в целом.

Аннотация: Представлены результаты исследований особенностей кристаллизации сварочной ванны из разнородных сплавов, меди М1 и стали 12Х18Н10Т, полученной лазерной сваркой. В дополнение к ранее проведенным исследованиям микроструктуры, механических и эксплуатационных свойств проведены исследования микроструктуры лицевой поверхности сварного шва с применением оптической и электронной микроскопии. Определен точечный химический состав отличающихся микроструктурных компонентов сварочной ванны. Выявлено, что в левой части сварочной ванны в центре зерен наблюдаются сферические углубления по границам зерен, точечные выделения в центре зерен и вытянутые выделения по границам зерен, которые существенно отличаются по химическому составу. Точечные и вытянутые участки содержат существенно больше меди (18-24 %) по сравнению с темными участками, являющимися телом зерна (8-15 % Cu), светлые участки содержат меньше железа (53-57 %) и никеля (7-8 %), чем темные, содержащие 59-63 % Fe и 7-10 % Ni. Установлено, что особенностями кристаллизации полученных сварных соединений являются асимметричный процесс кристаллизации, существенное различие размеров частей сварочной ванны со стороны меди (1260 мкм) и со стороны стали (670 мкм), а также химического состава и микротвердости противоположных частей сварочной ванны. Измерения микротвердости показали, что существуют небольшие, но четко заметные различия в левой (170-180 HV100) и правой (150-155 HV100) частях сварочной ванны.

Аннотация: Современному производству требуются легкие и высокопрочные материалы для увеличения надежности, снижения массы и топливопотребления средств передвижения. Ведется поиск подходов по упрочнению алюминиевых сплавов, обладающих кратно меньшей плотностью по сравнению со сталью и чугуном. Известны подходы по дисперсному упрочнению алюминиевых сплавов тугоплавкими частицами, что может обеспечить одновременное повышение прочности и пластичности. В качестве упрочняющих частиц перспективно использование фторида эрбия, обеспечивающего увеличение плотности дислокаций в сплаве, а также для оптимизации технологического процесса получения высокопрочных алюминиевых сплавов. Выполнено исследование влияния субмикрочастиц ErF[3] на микроструктуру и механические свойства сплава АК9. Изучены лигатура Al - ErF[3], необходимая для введения частиц в расплав, и состав, структура и свойства полученных сплавов в литом и термообработанном состоянии. Определено, что модифицирующий эффект частиц ErF[3] на структуру силуминов реализован по механизму сдерживания фронта кристаллизации и реализуется в измельчении зеренной структуры, в снижении образования кластеров железистых фаз и эвтектического пластинчатого кремния. Установлено, что добавка 1 % (мас. ) ErF[3] в сплав АК9 на стадии литья приводит к повышению однородности микроструктуры и измельчению среднего размера зерна alpha-Al на 21 %. Влияние ErF[3] на деформационное поведение сплава АК9 различно в зависимости от структурного состояния сплава. Введение в сплав АК9 1 % ErF[3] способствует повышению значений предела текучести на 14 и 36 %, предела прочности на 16 и 34 % и максимальных деформаций на 40 и 72 % в стадии литья и термической обработки соответственно. Отмечено, что рост прочностных свойств сплава сочетается с негативным влиянием агломератов частиц и их кластеров. Представленные в работе результаты свидетельствуют о перспективности добавки частиц ErF[3] в алюминиевые сплавы, и предложены мероприятия по усовершенствованию технологии изготовления сплавов для повышения упрочняющего эффекта частиц.

Аннотация: Представлен международный обзор рынка цветных металлов за 2023-2024 гг. Показана динамика производства металлов и цена на них.

Аннотация: В 2022 г. резко увеличилась потребность отечественных предприятий в крупнозернистых никелевых порошках марок ПНК-2К9 и ПНК-2К10. Повышение производительности в несколько раз потребовало изменить технологию их получения и используемое оборудование. Проведение опытно-промышленных испытаний в отделении карбонильного никеля цеха электролиза никеля АО "Кольская ГМК" позволило определить оптимальные параметры формирования крупнозернистых никелевых порошков. Основой "тонкого" процесса получения порошков заданной морфологии является четкое и точное соблюдение температурного интервала в верхней зоне разложителя и расхода паров тетракарбонила никеля, подаваемого на разложитель. С целью оптимизации рассева порошка, являющегося также важной стадией производства крупнозернистых порошков марок ПНК-2К9 и К10, проведены эксперименты по рассеву заготовки порошков на просеивающих машинах различных типов, которые показали превосходство виброгрохота ударного действия по сравнению с виброгрохотом безударного действия. Основной проблемой, требующей дополнительных исследований, является науглероживание никеля, которое приводит к нестабильности содержания углерода в готовой продукции. Морфология получаемых частиц показывает, что крупнозернистые порошки представляют конгломераты спекшихся частиц в условиях локального перегрева. Серия проведенных экспериментов подтвердила, что наиболее эффективным способом снижения содержания углерода в никелевых порошках является высокотемпературный отжиг в среде водорода. Учитывая степень снижения содержания углерода при отжиге (с 0, 6 до 0, 016 %), дальнейшие исследования можно провести в области уменьшения температуры облагораживания, поскольку целевой показатель (0, 28 %) может быть достигнут при существенно более низкой температуре.

Аннотация: В работе представлено исследование влияния структуры покрытий, получаемых методом микродугового оксидирования (МДО) на деформируемом алюминиевом сплаве АК4-1 на коррозионную стойкость образцов. Покрытия формировали при разных технологических режимах, которые определялись тремя факторами: электрической емкостью установки, концентрацией едкого калия и метасиликата натрия в электролите. В качестве параметров выхода выступали толщина и пористость покрытия, а также скорость коррозии образцов. Был спланирован и проведен полный факторный эксперимент типа 23. Структуру покрытия, определяемую его пористостью и толщиной, исследовали по фотографиям шлифов, полученным на сканирующем электронном микроскопе. Оценку пористости проводили по фотографиям образцов с использованием программы обработки изображений ImageJ. Исследование коррозионной стойкости выполняли методом погружения образцов в коррозионно-агрессивный раствор. Оценку выполняли по скорости массовой коррозии образцов. В программе MS Excel проведены регрессионный и корреляционный анализы полученных данных. Корреляционный анализ показал, что скорость коррозии в наибольшей степени зависит от толщины покрытия. Чем толще слой, тем выше скорость коррозии. Предполагается, что материал покрытия не подвергается коррозии, а процесс этот происходит в результате проникновения агрессивного раствора по трещинам к материалу подложки, которая и корродирует. Рост толщины покрытия вызывает увеличение общего числа трещин в нем, вызывая увеличение скорости коррозии. Также установлено, что росту толщины покрытия на сплаве АК4-1 способствует повышение электрической емкости установки. Были получены уравнения регрессии, связывающие скорость коррозии с пористостью и толщиной покрытия, а также скорость коррозии, пористость и толщину покрытия с режимами процесса микродугового оксидирования.

Аннотация: В 1878 г. швейцарский ученый Жан Шарль Галиссар де Мариньяк опубликовал статью, где сообщил об открытии нового элемента, который он назвал иттербием. Мариньяк сожалел, что недостаточное количество исходного минерала гадолинита и длительный процесс работы не позволили ему получить оксид иттербия приемлемой чистоты и изучить свойства нового элемента. Проверить результаты работы Мариньяка в 1879 г. взялся шведский химик Ларс Фредерик Нильсон. В качестве исходного материала для исследований он использовал минералы гадолинит и эвксенит. В качестве метода исследования Нильсон выбрал способ фракционного разделения гидратов нитратов. Исследования Нильсона подтвердили факт открытия иттербия Мариньяком. После завершения работ по выделению чистого оксида иттербия Нильсон занялся остатками после процесса разложения гидратов нитратов, свойства которых указывали на то, что материал мог быть смесью оксида иттербия и другого оксида, молекулярная масса которого должна быть меньше молекулярной массы оксида иттербия. Спектральное исследование этого материала показало наличие 29 спектральных линий, которые не были присущи ни одному из известных элементов. Нильсон предложил назвать новый элемент скандием в знак того, что минералы гадолинит и эвксенит, из которых был выделен новый элемент, происходили со Скандинавского полуострова. Через несколько недель после объявления Нильсоном об открытии скандия факт существования этого элемента подтвердил его соотечественник - шведский химик и минералог Пер Теодор Клеве. Он обнаружил этот элемент в минералах гадолините и иттро-титаните из Норвегии. Ученый исследовал свойства целого ряда соединений скандия и пришел к неожиданному заключению, что свойства скандия полностью совпадают со свойствами элемента экабор, существование которого русский ученый Дмитрий Иванович Менделеев предсказал еще в 1871 г. Открытие скандия, существование которого было предсказано Менделеевым на основании открытого им Периодического закона, имело важное значение в деле всеобщего его признания. Первое подробное исследование свойств скандия появилось почти 30 лет спустя с момента открытия этого элемента. Оно было выполнено известным английским химиком сэром Уильямом Круксом. Значительное количество этого элемента, полученное из минерала виикита, позволило ученому синтезировать многочисленные соединения скандия: гидроксиды, карбонаты, хлораты, перхлораты, фториды, сульфаты, нитраты, формиаты, ацетаты, пикраты, сукцинаты, цитраты и более 40 других соединений. В настоящее время мировое производство и потребление скандия оценивается в 20-30 т/год. Крупномасштабное промышленное применение сдерживается высокой ценой скандия, обусловленной отсутствием крупных месторождений этого металла и сложной технологией производства. С конца 70-х гг. прошлого века скандий в основном применяется как легирующий элемент в алюминиевых сплавах. Растет применение этого металла в твердооксидных топливных элементах и устройствах сотовой 5G-связи.

Аннотация: Качество стандартных слитков из золота, производимых в ОАО "Красцветмет", зависит от температуры, скорости разливки и затвердевания, а также качества изложниц. Последние работают в условиях циклического теплового воздействия, что способствует возникновению термических напряжений, окисления, обезуглероживания, эрозии рабочих поверхностей и других дефектов. В настоящее время в литературе не приведено однозначного мнения по поводу того, какие из перечисленных дефектов имеют преобладающее значение в выходе изложниц из строя. Изучены причины выхода из строя изложниц, изготовленных из стали 40Х13 и предназначенных для литья золотых слитков из аффинированного золота. Результаты моделирования показали, что на поверхности изложниц могут возникать мелкие дефекты при отсутствии крупных. Главной причиной выхода изложниц из строя можно считать появление на их рабочих поверхностях дефекта "размыв дна", который обусловливает несоответствие слитков ГОСТ 28058-2015 по геометрии. Согласно результатам исследования микроструктуры исходной и отработанной изложниц, все образцы имеют феррито-трооститную зеренную структуру. Основное отличие структуры отработанной изложницы заключается в размере зерен феррито-трооститных участков, а также в соотношении феррита и троостита. Это связано с тем, что разогрев изложницы идет по-разному: в местах, где перепад температур происходит в большей степени, образец имеет игольчатую структуру.

Аннотация: Основу конструкции большинства летательных аппаратов составляют алюминиевые сплавы, обладающие рядом преимуществ. Однако в результате лазерного раскроя получают поверхности среза ненадлежащего качества. Рассмотрен вопрос окончательной обработки кромок корпусных деталей летательных аппаратов из алюминиевых сплавов в целях улучшения качества последующих соединений. Предложен способ магнитно-абразивного полирования кромок корпусных деталей летательных аппаратов. Рассмотрен подбор параметров рабочей технологической среды процесса: обоснование выбора ферроабразивного порошка, смазочно-охлаждающей жидкости и значений магнитной индукции. Выполнено моделирование процесса магнитно-абразивного полирования при помощи программного пакета ANSYS. Получены результаты моделирования магнитного поля в рабочем зазоре и график распределения магнитной индукции вдоль средней линии рабочего зазора. Экспериментальная часть проведенных исследований позволила оценить влияние подобранных параметров рабочей технологической среды на шероховатость обработанной поверхности.

Аннотация: Интерес к лазерной сварке, сочетающей универсальность, локализацию нагрева, высокую скорость процесса, позволяющей получать соединения с относительно высоким качеством и меньшим числом дефектов, непрерывно возрастает. Это требует оптимизации режимов лазерной сварки и изучения влияния лазерной обработки на качество, структуру и свойства материала. Целью данной работы является изучение возможности применения лазерной сварки для соединения горячекатаных листов алюмокальциевого сплава Al - 3 Ca - 0, 5 Cu - 0, 5 Mn. В ходе исследований проведен анализ структуры и свойств модельного сплава Al - 3 Ca - 0, 5 Cu - 0, 5 Mn. Показано, что данный состав способствует формированию при литье тонкой эвтектической структуры, благоприятной для процессов прокатки. Листы, подвергнутые горячей прокатке при 400 C (степень деформации 80 %), имеют предел прочности 227 МПа, предел текучести 176 МПа при относительном удлинении 3, 8 %. Карточки полученного сплава соединили на лазерном роботизированном комплексе сварки. Влияние тестовых режимов сварки на процесс формирования сварного шва было оценено по результатам структурных и механических исследований. На основании исследований проведен подбор оптимального режима: мощность лазера - 1200 Вт, скорость сварки - 20 мм/c, фокальный отрезок - 193 мм, расход защитного газа при подаче в зону сварки - 15 л/мин. В процессе лазерной обработки по оптимальному режиму формируется сварное соединение, имеющее визуальное качество шва, минимальную пористость в зоне плавления, а также благоприятный набор механических характеристик соединения. Полученные соединения имеют предел прочности 171 МПа, предел текучести 94 МПа, относительное удлинение 3, 2 %.