ХОРЕВ АНАТОЛИЙ ИВАНОВИЧ. К 60-ЛЕТИЮ НАУЧНОЙ И ПРОИЗВОДСТВЕННОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ

Хорев Анатолий Иванович. К 60-летию научной и производственной деятельности

ВЯЗКОСТЬ ВЫСОКОЭНТРОПИЙНЫХ РАСПЛАВОВ Cu–Sn–Pb–Bi–Ga, Cu–Sn, Cu–Pb, Cu–Ga, Cu–Bi ЭКВИАТОМНЫХ СОСТАВОВ

Temperature dependences of kinematic viscosity of high-entropy melts (HEM) of the composition, at %: Cu–20Sn–20Pb–20Bi–20Ga, Cu–50Sn, Cu–50Pb, Cu–50Ga, and Cu–50Bi are investigated in a temperature range from 1550 to 1300 °C. It is shown that melt overheating above a definite temperature (thom) leads to the appearance of viscosity hysteresis, which indicates the variation in the structural state of the HEM.  Values of thom for all studied samples are in limits of 925–1185 °C. It is found that heating of the HEM to definite temperatures (t*) leads to the variation in activation energy of viscous flow (Е) and entropy multiplier (A) in the Arrhenius equation: v = Aexp[E/(RT)]. Entropy of viscous flow (ΔS≠) for studied HEM is investigated in terms of the Airing theory. It is revealed that the magnitude of ΔS≠ for a five-component Cu–Sn–Pb–Bi–Ga melt in a cooling mode is smaller than during heating by a factor of 2,6. The found rheological characteristics of HEMs allow us to consider these melts as promising functional materials: solders, heat carriers, electric contacts.Исследованы температурные зависимости кинематической вязкости высокоэнтропийных расплавов (ВЭР) состава, ат.%: Cu–20Sn–20Pb–20Bi–20Ga, Cu–50Sn, Cu–50Pb, Cu–50Ga, Cu–50Bi в интервале температур от 1550 до 1300 °С. Показано, что перегрев расплав выше определенной температуры (tгом) приводит к появлению гистерезиса вязкости, что свидетельствует об изменении структурного состояния ВЭР. Значения tгом для всех изученных расплавов находятся в пределах 925–1185 °С. Обнаружено, что нагрев ВЭР до определенных температур (t*) ведет к изменению энергии активации вязкого течения (Е) и энтропийного множителя (A) в уравнении Аррениуса: v = Aexp[E/(RT)]. В рамках теории Эйринга проведена оценка величины энтропии вязкого течения (ΔS≠) для изученных ВЭР. Выявлено, что для 5-компонентного расплава Cu–Sn–Pb–Bi–Ga величина ΔS≠ в режиме охлаждения в 2,6 раза меньше, чем при нагреве. Обнаруженные реологические характеристики ВЭР позволяют рассматривать данные расплавы как перспективные функциональные материалы: припои, теплоносители электрические контакты

ТЕРМОДИНАМИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ЭКСТРАКЦИИ ЦЕРИЯ (III) ТРИБУТИЛФОСФАТОМ ИЗ РАСТВОРОВ ФОСФОРНОЙ КИСЛОТЫ

A mechanism of extraction of cerium by tributyl phosphate (TBP) from phosphate solutions using model and production solutions containing, %: 26–28 P2O5, 1,2–2,8 SO3, 0,3–0,8 CaO, 0,1–0,4 Al2O3, 0,3–0,4 Fe2O3, and 0,09–0,1 REM(NO3)3. A model solution of phosphoric acid corresponded to the industrial solution of extraction phosphoric acid (EPA) by the content of P2O5 and Ce(NO3)3 and value of pH (0,6). Dependences of extraction parameters on the TBP concentration in o-xylene and concentration of nitrate ions introduced by magnesium and calcium nitrates, which are used as a salting-out agent, are found. The composition of the extracted organic complex of cerium Ce(H2PO4)(NO3)2·TBPorg is determined. A constant of extraction equilibrium and the Gibbs energy of extraction are calculated. It is concluded by the results of the experiment that it is unreasonable to use TBP to extract Ce from phosphoric acid systems without introducing a considerable amount of the salting-out agent.Изучен механизм экстракции церия трибутилфосфатом (ТБФ) из фосфатных растворов с использованием модельных и производственных растворов, содержащих, %: 26–28 P2O5, 1,2–2,8 SO3, 0,3–0,8 CaO, 0,1–0,4 Al2O3, 0,3–0,4 Fe2O3, 0,09–0,1 РЗМ(NO3)3. Модельный раствор фосфорной кислоты по содержанию P2O5, Се(NO3)3 и значению pH (0,6) соответствовал производственному раствору экстракционной фосфорной кислоты (ЭФК). Получены зависимости показателей экстракции от концентрации ТБФ в о-ксилоле и концентрации нитрат-ионов, вносимых нитратами магния и кальция, используемыми в качестве высаливателя. Определен состав экстрагируемого органического комплекса церия Ce(H2PO4)(NO3)2·ТБФорг. Рассчитаны константа экстракционного равновесия и энергия Гиббса процесса экстракции. По результатам эксперимента сделан вывод о нецелесообразности использования ТБФ для извлечения Се из фосфорно-кислых систем без внесения значительного количества высаливателя

УПРОЧНЕНИЕ ТВЕРДОСПЛАВНОГО ЛЕЗВИЙНОГО ИНСТРУМЕНТА, ИСПОЛЬЗУЕМОГО ДЛЯ РЕЗАНИЯ ТРУДНООБРАБАТЫВАЕМЫХ ТИТАНОВЫХ СПЛАВОВ И ХРОМОНИКЕЛЕВЫХ СТАЛЕЙ, МНОГОСЛОЙНЫМИ НАНОСТРУКТУРНЫМИ ПОКРЫТИЯМИ

Complex investigations into physicomechanical properties and adhesion strength in the «coating–carbide cutting insert» system of monolayered (Ti–Al–N) and multilayered (Ti–Al–N/Cr–N, Ti–Al–N/Zr–N/Cr–N) are performed. The advantage of using the latter; which is associated with the passage from the adhesion mechanism of coating destruction to the cohesion mechanism; with an increase in parameters H3/E2 and H/E that characterize the material resistance to plastic and elastic deformation, respectively; is shown. The introduction of chromium into the composition of Ti–Al–N coatings provides a decrease in friction coefficient (from 0,52 to 0,45) and a decrease in probability of adhesion interaction with the treated material. Comparative operational tests of carbide cutting insets (CCI) with coatings under study in the course of continuous cutting steel 12H18N10Т showed that largest wear resistance of Ti–Al–N/Zr–N/Cr–N coatings. Wear tests of CCIs made of VK6NST and TT10K8B alloys with Ti–Al–N/Zr–N/Cr–N coatings in the course of longitudinal turning steel 12H18N10Т and VT20 alloy evidence an increase in their resistance up to a factor of 3,0–3,5 both at low and high cutting rates. These coatings provide an increase in resistance of cutting tool and in milling operations of VT20 titanium alloy at cutting velocity up to 40 m/min

РАСПРЕДЕЛЕНИЕ КОМПОНЕНТОВ ВЫБРОСОВ АЛЮМИНИЕВОГО ПРОИЗВОДСТВА В АТМОСФЕРЕ И АТМОСФЕРНЫХ ОСАДКАХ БАЙКАЛЬСКОГО ПРОМЫШЛЕННОГО РЕГИОНА

Fluorine and sulfur distribution in primary aluminum, the atmosphere, and atmosphere precipitation in the region of Bratsk city is considered. HF and SO2 contents in the atmosphere are found to be reduced when the amount of precipitations increases. For the first time, actual fluorine densities in all daily samples of rain and snow precipitations in the zone of the effect of emissions at the Bratsk industrial platform are determined and the indices affecting them (ground air layer temperature, intensity of the atmosphere precipitation) are found. The performances of emission component distribution in the atmosphere precipitation allow us to use them for the ecological estimation of the ambient air and determination of the correlation with the process parameters.Рассмотрено распределение фтора и серы в технологии производства первичного алюминия, атмосфере и атмосферных осадках в районе г. Братска. Установлено, что содержание HF и SO2 в атмосфере уменьшается при увеличении количества осадков. Впервые определены фактические концентрации фтора во всех суточных пробах осадков дождя и снега в зоне влияния выбросов промышленной площадки Братска и выявлены влияющие на них показатели (температура приземного слоя воздуха, интенсивность атмосферных осадков). Характеристики распределения компонентов выбросов в атмосферных осадках позволяют использовать их для экологической оценки состояния атмосферного воздуха и установления корреляционных связей с технологическими параметрами

ИСПАРЕНИЕ КАДМИЯ ИЗ РАСПЛАВОВ С КРИСТАЛЛИЗАЦИЕЙ ПРИМЕСЕЙ

The continuous weighing technique has been used for determination of cadmium evaporation degree (α) and rate (V) from binary alloys with nickel, copper and silver (2 wt.% each) at the temperature of 400–500 °C and the pressure of 13–2660 Pa with liquidus line transition from the liquid solution range to the impurity crystallization range under the isothermal conditions. The αand V change curves in time are characteristic for the impurity accumulation processes in the residue and the growing effect of the diffusion factor of more volatile component – cadmium supply to the evaporation surface. When the system passes the liquidus line, the V(τ) curves show a specific kink with V value decrease caused by the evaporation mechanism change. The cadmium evaporation rate in the two-phase field of coexistence cadmium intermetallic compound and liquid solutions on its basis is comparable to that from homogeneous alloy and it is admissible in the process technology.Методом непрерывного взвешивания определены степень (α) и скорость испарения (V) кадмия из бинарных сплавов с никелем, медью и серебром (по 2 мас.%) при температурах 400–500 °С и давлениях 13–2660 Па с переходом линии ликвидуса из области жидких растворов в область кристаллизации примеси в изотермических условиях. Кривые изменения α и V во времени характерны для процессов накопления примесей в остатке и нарастания влияния диффузионного фактора подвода к поверхности испарения более летучего компонента – кадмия. При переходе системой линии ликвидуса на кривых V(τ) отмечен характерный излом с понижением величины V, обусловленный сменой механизма процесса испарения. Скорость испарения Cd в двухфазной области сосуществования интерметаллидов кадмия и жидких растворов на его основе сопоставима с таковой из гомогенного сплава и приемлема в технологическом процессе

ИССЛЕДОВАНИЕ ПОВРЕЖДАЕМОСТИ ПОВЕРХНОСТИ ЧИСТЫХ МЕТАЛЛОВ С УЧЕТОМ ЧАСТОТЫ ЦИКЛИЧЕСКОГО НАГРУЖЕНИЯ

The research results of pure metal surface damaging have been obtained in the course of fatigue tests. Mathematical dependences of changing the fatigue resistance indicators on frequency of cyclic loading during bending deformation of rotating samples are deduced. Fatigue curve equations are given and changes in the microstructure at cyclic loading are shown.Изложены результаты исследования повреждаемости поверхности чистых металлов, полученные при усталостных испы- таниях. Выведены математические зависимости изменения показателя сопротивления усталости от частоты цикличес- кого нагружения при деформации изгиба вращающихся образцов. Приведены уравнения кривых усталости и показано изменение микроструктуры при циклических нагружениях

СТРУКТУРНЫЕ ИЗМЕНЕНИЯ АЛЮМОМАГНИЕВОГО КОМПОЗИТА, ПОЛУЧЕННОГО СВАРКОЙ ВЗРЫВОМ, ПОСЛЕ ИЗГИБА И ТЕРМООБРАБОТКИ

The effect of bending deformation and subsequent heat treatment on the behavior of micromechanical properties and fine structure of explosion welded АD1-MA2-0 magnesium-aluminum composite material has been investigated. It is established that after heat treatment (t = 300 and 400 °C, τ = 1 h) explosion welded and bent composite material shows formation of an intermetallic layer, which significantly affects the fine structure characteristics.Исследовано влияние деформации изгиба и последующей термической обработки на характер изменения микромеханических свойств и характеристики тонкой структуры алюмомагниевого композиционного материала АД1–МА2-0 после сварки взрывом. Установлено, что после термообработки (t = 300 и 400 °С, τ = 1 ч) композита, сваренного взрывом и подвергнутого изгибу, формируется интерметаллидная прослойка, оказывающая существенное влияние на поведение характеристик тонкой структуры

ИССЛЕДОВАНИЕ ТОНКИХ ПОКРЫТИЙ В СИСТЕМЕ Si–B–C–N, ПОЛУЧЕННЫХ С ПОМОЩЬЮ МАГНЕТРОННОГО РАСПЫЛЕНИЯ МИШЕНЕЙ SiBC

Amorphous 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