Журнал «РАСПЛАВЫ» №3, май – июнь 2026

Методические особенности ампульных испытаний конструкционных  материалов в расплавленном свинце

Акимов Е.Д., Голованов В.Н., Синячкин В.А. 

Аннотация. Цель работы — разработать и верифицировать методические подходы к ампульным испытаниям совместимости конструкционных материалов с расплавом свинца при контролируемом содержании кислорода. Предложена схема испытаний с тиглем, вращающимся вокруг горизонтальной оси (5–10 об/мин), и внутренним защитным покрытием из карбида кремния. Исследованы образцы аустенитной стали 12Х18Н10Т и карбида кремния с/без наноразмерной алюминиевой пленки толщиной 100–150 нм, нанесенной магнетронным распылением. Испытания проводились в расплаве свинца при 500–700°C (для SiC дополнительно 800°C, 15 ч) при двух уровнях содержания кислорода: оптимальном C[O] = (1–4) Ч 10–6 мас. % и повышенном C[O] = (2–3) Ч 10–4 мас. %. Концентрация кислорода контролировалась методом импульсного плавления пробы (анализатор МЕТАВАК-К) и экспериментальной керамической ячейкой; регулирование осуществлялось раскислителями (Fe, иодидный Zr, ZrH2). Показано, что карбид кремния обладает высокой коррозионной стойкостью вплоть до 800°C как при оптимальном, так и при повышенном содержании кислорода. На стали 12Х18Н10Т алюминиевая нанопленка снижает скорость окисления примерно в 1.5–2 раза по сравнению с непокрытой сталью, особенно при C[O] = (1–4) Ч 10–6 мас. %; сохранность пленки выше на подложке SiC, чем на стали, что связано с низкой растворимостью Al–Pb и меньшим влиянием легирующих элементов стали. Предложенная методика с вращающимся тиглем обеспечивает контролируемую гидродинамику расплава и стабильные условия (T, C[O], инертная атмосфера), что делает ее пригодной для ускоренного и безопасного скрининга материалов и покрытий, перспективных для применения в свинцовых теплоносителях.

Ключевые слова: ампульные испытания, свинцовый расплав, вращающийся тигель, 12Х18Н10Т, карбид кремния, алюминиевая нанопленка, кислород, коррозия

DOI: 10.7868/S3034571526030015

Расплавы. 2026;(3):235-250

Коррозионно-электрохимическое поведение цинк-графеновых композитных материалов в 2 М растворе КОН

Дорогова В.А., Елшина Л.А. 

Аннотация. Исследовано высокотемпературное химическое взаимодействие жидкого металлического цинка с твердым органическим прекурсором — глюкозой под слоем расплавленных галогенидов щелочных металлов при температуре 700°С с атмосферой воздуха над расплавом. Полученные таким образом цинк-графеновые композитные материалы обладают характерным металлическим блеском и высокой электропроводностью. Показано, что при содержаниях углерода от 0.02 до 0.3 мас. % в цинке образуется бездефектный двуслойный графен, что было доказано методом Рамановской спектроскопии. Исследовано коррозионно-электрохимическое поведение цинка и цинк-графенового композитного материала в 2 М растворе гидроксида калия. Показано, что потенциал коррозии цинка и его композитов практически не зависит от содержания углерода в нем. Плотность тока коррозии цинк-графенового композита почти в 4 раза выше, чем у исходного цинка. В отличие от исходного цинка, цинк-графеновые композиты воспроизводимо циклируются (до 100 циклов) без ухудшения электрохимических характеристик. Цинк-графеновые композитные материалы могут быть рекомендованы для замены цинка в цинк-воздушных аккумуляторах.

Ключевые слова: цинк, расплавленные соли, графен, композитный материал, коррозия

DOI: 10.7868/S3034571526030025

Коррозия Fe, Cr, Ni в расплаве FLiNaK–2%EuFn (Eu3+/Eu2+)

Селиверстов К.Е., Филиппов И.Д., Карфидов Э.А., Никитина Е.В., Дедюхин А.Е. 

Аннотация. Солевые расплавы на основе эвтектической смеси 46.5 LiF–11.5 NaF–42 KF мол. % (FLiNaK), перспективные для применения в жидкосолевых ядерных реакторах (ЖСР), являются одними из наиболее агрессивных сред по отношению к конструкционным материалам. Целью работы являлось изучение влияния добавок фторидов европия EuF3 и EuF2, образующих окислительно-восстановительную пару Eu3+/Eu2+, на коррозию индивидуальных металлов — железа, хрома и никеля — основных компонентов конструкционных материалов в солевой композиции FLiNaK при температуре 500–700°С. Стойкость материала увеличивается в ряду: Cr (до 4.00 г/(м2ч)) ≤ Fe (до 0.37 г/(м2ч)) <Ni (до 0.01 г/(м2ч)). Никель обладает высокой устойчивостью в исследуемых условиях и имеет скорости коррозии ≤0,01 г/(м2ч). Скорость коррозии образцов железа возрастает на порядок при повышении температуры испытаний с 500 до 700°С. При увеличении доли двухвалентного фторида европия с 0 до 100% в расплаве FLiNaK-2 мас. % EuFn скорость коррозии снижается в два раза во всем исследуемом температурном диапазоне. На поверхности образцов железа после коррозионной выдержки при температуре 700°С наблюдаются очаги межкристаллитной коррозии глубиной до 3 мкм. Скорость коррозии образцов хрома возрастает от 3 до 5 раз в зависимости от состава солевого электролита при повышении температуры испытаний с 500 до 700°С. При увеличении доли двухвалентного фторида европия с 0 до 100% в расплаве FLiNaK-2 мас. % EuFn значения скорости коррозии практически не изменяются при температуре испытаний в 500°С. При температуре испытаний 700°С наблюдается снижение скоростей коррозии образцов хрома до 2 раз с увеличением доли EuF2.

Ключевые слова: FLiNaK, ЖСР, никель, хром, железо, высокотемпературная коррозия, фториды европия III и II

DOI: 10.7868/S3034571526030036

Селективное восстановление элементов окисленных никелевых руд комплексным восстановителем Mn–Si–Fe

Заякин О.В., Михайлова Л.Ю., Ренев Д.С., Толмачев М.

Аннотация. Экспериментально исследовано селективное восстановление никеля из бедных окисленных никелевых руд с применением комплексного восстановителя системы Mn–Si–Fe. Показана принципиальная возможность применения комплексного восстановителя для обеспечения эффективного и селективного извлечения никеля. установлено, что увеличение расхода восстановителя с 10 до 30% от массы руды позволяет повысить степень перехода никеля в металлическую фазу с 83.5 до 97.7%. В этих условиях степень восстановления железа возрастает с 31 до 56%, а переход марганца в сплав — с 13.6 до 33.5%. Термодинамический анализ подтвердил преимущественное селективное восстановление никеля. Получены комплексные ферросплавы с содержанием 3.7–7.5% Ni; 12–25% Mn и 5.5–9.0% Si, которые могут эффективно использоваться в сталеплавильном производстве для выплавки ряда марок сталей. Результаты работы формируют научную основу для создания ресурсосберегающей технологии переработки бедных окисленных никелевых руд с получением востребованных сплавов системы Ni–Mn из отечественного минерального сырья, способствующую расширению сырьевой базы отечественной металлургии и созданию импортозамещающих технологий.

Ключевые слова: металлургия, оксидный расплав, никелевая руда, восстановление, ферросиликомарганец, ферросплав, извлечение никеля

DOI: 10.7868/S3034571526030045

Высокотемпературные обменные реакции как частный случай алюминотермии для легирования и коррекции сплавов алюминия

Скачков В.М., Бибанаева С.А., Сабирзянов Н.А. 

Аннотация. Методом высокотемпературных обменных реакций в расплаве солей хлоридов-фторидов щелочных металлов с расплавом алюминия, проводимых при температурах 750–850°С, были получены сплавы состава Al~1–2%Ме (Ме — Si, Ge, Sn, Ce). Показано, что сплавы алюминия можно легировать этим методом с высоким прямым металлургическим выходом при использовании в качестве прекурсоров оксиды. Экспериментально подтверждено положительное влияние на процесс введения в солевую смесь трифторида алюминия. Методом сканирующей электронной микроскопии определено, что частицы фазы CeAl4 встраиваются в виде наноразмерных игл в межзеренном пространстве, а олово при медленной кристаллизации образует волокна. Методом рентгенофазового анализа определен фазовый состав полученных сплавов, показано, что растворенные в алюминии кремний и германий уменьшают параметры кристаллической решетки алюминия, а олово и церий ее не меняют, образуют в ней вторую фазу и кристаллизуются после формирования основной массы алюминиевых зерен. С помощью программы HSC Chemistry 6.12 проведены расчеты изменения энергии Гиббса реакций взаимодействия оксидов Si, Ge, Sn и Ce с алюминием, которые показывают высокую вероятность их протекания.

Ключевые слова: алюминотермия, оксиды, сплавы алюминия, интерметаллиды, обменные реакции, расплав солей

DOI: 10.7868/S3034571526030054

Разработка эффективного способа синтеза нанокристаллического вольфрамата стронция в расплавах системы (Li₂WO₄–Na₂WO₄)_эвт–Sr(NO₃)₂

Черкесов З.А. 

Аннотация. В работе представлен новый расчетно-экспериментальный материал по изучению взаимодействия реагентов в рабочей системе, состоящей из эвтектической смеси с добавлением рассчитанного количества нитрата стронция, методами термодинамики и физико-химического анализа в широком интервале температур. Показано, что рабочая система (48 мол. %Li2WO4–52 мол. %Na2WO4)эвт.–Sr(NO3)2 является диагональным сечением результирующей системы (Li,Na),Sr//NO3,WO4, на вершинах которых расположены сложные компоненты — эвтектические составы соответствующих вольфраматов лития, натрия и их нитратов. Такой подход к использованию результирующей системы (Li,Na),Sr//NO3,WO4 позволил выгодно оценить ее термические «возможности» и значительно снизить температуру синтеза вольфрамата стронция. Прежде чем приступить к получению вольфрамата стронция, нами на основе метода Темкина–Шварцмана и уравнения изотермы химических реакций Вант–Гоффа была оценена термодинамическая вероятность протекания реакций, лежащих в основе синтеза вольфрамата стронция. Расчеты показали, что все обменные процессы протекают с высокими отрицательными энергиями Гиббса, что является важным фактором необратимости протекающих в рабочей системе реакций. Наряду с этим в ней приводится материал по разработке эффективного способа синтеза вольфрамата стронция на основе системы (Li2WO4–Na2WO4)эвт–Sr(NO3)2, отличающийся высокими производительностью и выходом целевого продукта в нанокристаллическом состоянии. Полученные образцы вольфрамата стронция анализировались рентгенофазовым методом анализа на рентгеновском дифрактометре Дрон-6, а на сканирующем электронном микроскопе Tescan VEGA3LMH с микрозондом для химического анализа определена их дисперсность. Для достоверности полученных экспериментальных результатов в работе также приводятся данные по элементному картированию поверхности кристаллов вольфрамата стронция. Представленные результаты теоретического анализа возможности реализации способа синтеза вольфрамата стронция в расплавах системы (Li2WO4–Na2WO4)эвт–Sr(NO3)2 и экспериментальный материал по его реализации могут стать основой для разработки технологии получения высокодисперсных порошков вольфрамата стронция.

Ключевые слова: термодинамика реакции, расплав, синтез вольфрамата стронция, идентификация

DOI: 10.7868/S3034571526030065

Расчет межфазных энергий некоторых твердых карбидных сплавов NbC–VC  и NbC–ТiС на границе с расплавом никеля и его паром

Дохов М.П., Шериева Э.Х. 

Аннотация. В статье, используя имеющиеся в литературе краевые углы смачивания карбидов ниобия, ванадия, титана и сплавов из них, рассчитаны их межфазные энергии с расплавом никеля и его паром. Карбиды являются жаропрочными материалами, кроме того, они обладают высоким сопротивлением ползучести и разрушению при высоких температурах. Карбиды относят к бескислородным тугоплавким соединениям. Различают металлоподобные, неметаллические и интерметаллические карбиды. Например, сплавы на основе карбида ниобия отличаются сравнительно небольшой плотностью, пластичны при обработке давлением и т.д. Сплавы карбида титана отличаются высокой механической прочностью, значительной коррозионной стойкостью во многих агрессивных средах, хорошей свариваемостью с переходными металлами. На основе ванадия, ниобия, титана и других металлов созданы сплавы со значительным содержанием углерода в изделиях. Несмотря на перечисленные важные свойства, которыми обладают карбиды, некоторые технически важные стороны проблемы, ограничивающие применение карбидов в технике, остаются неизученными. К этим проблемам можно отнести проблему определения поверхностной энергии твердых тел и изучения межфазных явлений твердых тел на границах с расплавами металлов и их парами. Актуальностью темы настоящей статьи является определение межфазной энергии систем сплавов тугоплавких карбидов на границе с расплавом никеля и поверхностной энергии этих твердых сплавов на границе с паром расплава никеля.

Ключевые слова: карбид ниобия, карбид титана, карбид ванадия, никель, краевой угол, поверхностная энергия, межфазная энергия

DOI: 10.7868/S3034571526030075

Попелю Петру Станиславовичу — 80 лет

21 июля 2026 г. исполняется 80 лет члену Редколлегии журнала «Расплавы», профессору, доктору физико-математических наук, главному научному сотруднику уральского государственного педагогического университета Попелю Петру Станиславовичу