М. Н. Бакланов, Д. А. Еселевич, В. Г. Шевченко.

АННОТАЦИЯ

В работе выполнена аттестация продуктов дробеметной зачистки (пыль дробеметная ПД) слитков лигатуры на основе системы Al–V. Исходя из полученных данных по фазовому и химическому анализу, морфологии и распределения по размерам продуктов зачистки, получены прессованные образцы смеси порошков алюминия и ПД. Осуществлен отжиг полученных образцов в среде аргона при температурах 750 и 1050°С, проведен электронномикроскопический и рентгеновский фазовый анализ. Установлено, что после отжига таблетки 95 мас. % Al + 5 мас. % ПД образец содержит в своем составе только металлические фазы: 49.9% Al; 31.9% Al₄₅V₇; 14.3% Al₃V и 3.9% Fe₄Al₁₃, что говорит о перспективности использования ПД для отработки режимов получения композиционных материалов на основе алюминиевой матрицы. 

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА:

алюминий, лигатура Al–V, продукты зачистки слитков, прессование, спекание, металломатричный композит

DOI: 10.31857/S0235010622010029

С О Д Е Р Ж А Н И Е 

13 ноября 2021 года исполнилось бы 95 лет академику Николаю Анатольевичу Ватолину (1926–2018) – выдающемуся ученому в области физической химии металлургических процессов, изучения строения и свойств металлургических расплавов.

Николай Анатольевич в 1967 стал директором Института металлургии УрО РАН.и руководил им до 1998 г.

Ватолин Н.А. был членом редколлегии журнала «Металлы», председателем Научного совета по физико-химическим основам металлургических процессов, заместителем председателя Научного совета по металлургии и металловедению, а также именно он является основателем журнала РАН «Расплавы» (1987 г.) и занимал должность главного редактора до 2018 г.

7 ноября 2021 г. исполнилось 60 лет доктору химических наук, заведующей лаборатории Химических источников тока Института высокотемпературной электрохимии УрО РАН Людмиле Августовне Елшиной.

Людмила Августовна родилась в г. Ижевск. В 1983 г. окончила Удмуртский государственный университет по специальность «химия» и в 1984 г. поступила в очную аспирантуру Института электрохимии Уральского научного центра АН СССР. С января 2015 г. возглавляет лабораторию Химических источников тока. Научные интересы Людмилы Августовны связаны с развитием методов получения в среде расплавленных солей нанодисперсных порошков оксидов металлов, а также оксидных, боридных и металлических покрытий, изучением их свойств и созданием функциональных материалов на их основе. В последние годы выполнены пионерские работы по синтезу 2D (графена) и 3D (кубического алмаза, лонсдейлита) углеродных материалов, а также их переходных структур в расплаве металлов, созданы новые алюминий-графеновые композиционные материалы с уникальным сочетанием механических свойств, обладающие повышенными прочностью, твердостью и пластичностью. По материалам исследований на международных конференциях предоставлено более 30 пленарных докладов, опубликовано более 100 научных работ, в том числе более 60 статей и 12 патентов РФ, один из которых вошёл в «100 лучших изобретений России» за 2017 год.

Научная и общественная деятельность Л.А. Елшиной широка и разнообразна. Она включает в себя работу официальным рецензентом журналов издательства Elsevier, в диссертационном совете на базе ИВТЭ УрО РАН, руководство работой аспирантов. Людмила Августовна является членом международного комитета по присуждению медали Г. Планте (Болгария). За успешную научную деятельность неоднократно награждена грамотами Президиума РАН, в том числе почетным дипломом имени А.Н. Барабошкина.

Научный авторитет, эрудированность, высокая работоспособность и целеустремленность снискали Людмиле Августовне признание и уважение среди коллег.

Коллектив Института высокотемпературной электрохимии Уральского отделения РАН сердечно поздравляет юбиляра и желает ей новых свершений и успехов во всех направлениях деятельности.

29 января 1922 года в г. Ишиме Тюменской области родилась Ирина Николаевна Озеряная, основоположник изучения коррозии в расплавленных солях и специалист по разработке способов защиты от коррозии в агрессивных высокотемпературных средах.

В период с 1939 до 1943 гг. она обучалась в Уральском Политехническом институте им. С.М. Кирова (г. Свердловск) по специальности «электрохимия», в феврале 1943 года добровольно вступила в ряды Советской Армии и была направлена слушателем в Военную Академию химзащиты им. К.Е. Ворошилова в Москве, которую окончила в 1944 г. В июне 1950-ого года после обучения в аспирантуре лаборатории электрохимии Института химии и металлургии УфАН СССР защитила диссертацию на соискание ученой степени кандидата технических наук. Позднее заведовала кафедрой химии Рижского Краснознаменного Высшего инженерно-авиационного военного Училища им. Ворошилова. С сентября 1960 года начала работать в институте электрохимии УФАН СССР, заведовала лабораторией коррозии материалов и солевых расплавов Института высокотемпературной электрохимии с июня 1962 по февраль 1987 года, работала ведущим научным сотрудником этой лаборатории с февраля 1987 по октябрь 1989 года до выхода на заслуженный отдых.

  Ирина Николаевна зарекомендовала себя высококвалифицированным научным работником и хорошим организатором научных исследований. Под ее руководством были разработаны новые уникальные методики изучения коррозии материалов при контакте их с солевыми расплавами. При ее непосредственном участии проводились широкие систематические исследования механизма коррозии ряда металлов и сплавов в среде расплавленных карбонатов и галогенидов щелочных и щелочноземельных металлов, а также явления пассивации, как средства защиты металлов от коррозии.

Усилия возглавляемого И.Н. Озеряной работоспособного разновозрастного коллектива в течение ряда лет были направлены на исследования механизма коррозионных процессов в зависимости от природы металлов и деполяризаторов, изучение кинетики процессов коррозии в зависимости от времени, температуры и природы продуктов, изучение феномена высокотемпературной пассивности и изучение условий пассивации металлов и сплавов в солевых расплавах, как одного из основных методов защиты от коррозии в солевых расплавах. Особое внимание уделялось составу, структуре и сцеплению с основой продуктов коррозии, освоение новых методов коррозионных испытаний, изыскание материалов, коррозионно-стойких в солевых расплавах.

Показано, что в чистых расплавленных галогенидах и карбонатах коррозия металлов имеет электрохимическую природу. Деполяризаторами могут выступать и компоненты солевого расплавы, и примеси. Установлено, что если коррозионный процесс не осложняется образованием на поверхности металлов слоя твердых продуктов коррозии, то скорость деградации (и рассчитанный на ее основе ток коррозии) контролируется диффузией ионов окислителя и продуктов в расплаве, а стационарный потенциал (потенциал коррозии) является важной количественной характеристикой процесса.

 Результаты исследований настоятельно необходимы для промышленного применения расплавленных солевых сред в новой технике. На основании результатов теоретических исследований осуществлена разработка не имеющей аналогов промышленной технологии нанесения подсмазочных покрытий на труднодеформируемые металлы из расплавленных солей для интенсификации процессов холодной пластической деформации, которая была внедрена на ряде заводов СССР.

Под руководством Ирины Николаевны проведен цикл исследований по изучению стойкости металлических материалов в условиях работы высокотемпературного топливного элемента, выполнена серия работ по изучению механизма коррозии конструкционных материалов в расплавленных карбонатах, изысканию коррозионно-стойких материалов для топливных элементов. Были проведены исследования коррозионной стойкости ряда металлов, их сплавов и некоторых керметов в условиях работы анода, катода и конструкционных элементов расплав-карбонатного топливного элемента.

Важную роль в высокотемпературной электрохимии сыграли исследования по изучению коррозионно-электрохимического поведения кислородного платинового электрода сравнения в расплавленных карбонатах. Показано, что платиновый кислородный электрод обратим в карбонатных расплавах и может быть использован в качестве электрода сравнения. Изучена зависимость потенциала платинового электрода от температуры и от состава омывающих его газовых смесей.

Результаты исследований лаборатории под руководством И.Н. Озеряной составили существенный вклад в общую теорию коррозии материалов, а применительно к коррозии в расплавленных солевых электролитах работы сотрудников лаборатории стали классическими. Полученные фундаментальные данные активно цитируются мировой научной общественностью и использованы в многочисленных монографиях, обзорах и справочниках.

В 1971 г. в соавторстве с М.В. Смирновым подготовлен обзор «Коррозия металлов в расплавленных солях и защита от нее» объемом 3 печатных листа, который был опубликован ВИНИТИ в серии «Итоги науки» за 1972 г и актуален и сейчас, а вопросы, поставленные в нем, все еще не разрешены окончательно.

В 1988 году коллектив сотрудников института, в том числе Ирина Николаевна Озеряная, был удостоен Государственной премии СССР.

Незаурядное педагогическое мастерство Ирины Николаевны позволило ей подготовить тринадцать кандидатов наук, активных ученых, многие из которых и сейчас продолжают благородный труд своего учителя и наставника.

О.В. Волкова, В.В. Захаров, С.В. Першина, Б.Д. Антонов, А.Е. Вахромеева. 

АННОТАЦИЯ

Исследованы разрядные характеристики элементов термоактивируемого химического источника тока, содержащих в качестве положительного электрода смеси NiCl₂-WO₃. Установлено, что использование смесей вместо чистого хлорида никеля позволяет снизить температуру разряда элемента ТХИТ без потери мощностных характеристик. Максимальная емкость разрядного плато составляет 0.35 А×ч/г. Оптимальный состав катодной смеси содержит 10 мас. % WO₃. Определены состав и морфология продуктов восстановления исследуемых катодных материалов. Установлено, что в процессе разряда элемента ТХИТ происходит восстановление исходных хлорида никеля и оксида вольфрама до металлов. Процесс восстановления сопровождается диффузией галогенидов лития из сепаратора в катодное пространство. Восстановленные металлы (Ni, W) образуют сеть разветвленных дендритов, покрытых солевой пленкой на основе хлорида лития. В зоне катодной реакции в состав солевой фракции входят твердые растворы и смесь комплексных соединений системы Li, Ni, W ll Cl, Br, O, которые снижают поляризацию электрода, стабилизируют разрядное плато, и способствуют повышению напряжения разряда элемента ТХИТ. Показано, что процесс восстановления ионов переходных металлов до металлов протекает по расплавному механизму в режиме диффузионной кинетики.

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА:

термоактивируемые химические источники тока; катод; оксид вольфрама; хлорид никеля

DOI: 10.31857/S0235010621060128

В.В. Смоленский, А.В. Новоселова, А.Л. Бове. 

АННОТАЦИЯ

Методом потенциометрического титрования исследована реакция взаимодействия ионов галлия и кислорода в расплавленной эвтектике NaCl-2CsCl в интервале температур 823–923 K в атмосфере инертного газа. Опыты проводили в двухэлектродной электрохимической ячейке с использованием стандартного YZM электрода (в качестве индикаторного) с твердоэлектролитной мембраной на основе ZrO₂, стабилизированного Y₂O₃. С его помощью осуществляли контроль за активностью ионов кислорода в исследуемом расплаве. Измерения проводили относительно хлорного электрода сравнения. Изменение состава солевой смеси осуществляли сбрасыванием расчетных навесок оксида лития без нарушения состава газовой атмосферы. Галлий в расплав вводили анодным растворением. На кривой титрования расплава NaCl-2CsCl-GaCl₃ в координатах pO^2- – x четко фиксируется эквивалентная точка, соответствующая образованию оксихлорида галлия, GaOCl. Эквивалентные точки при значениях х = 0.5 и 1.5 не фиксируются. Первое свидетельствует об отсутствии в расплаве ионов однозарядного галлия и возможного образования оксида галлия состава Ga₂O, а второе связано с кинетическими затруднениями протекания твердофазной реакции образования Ga₂O₃. Анализируя кривые потенциометрического титрования, был установлен механизм образования оксихлорида и полуторного оксида галлия. Используя уравнения материального баланса и константы растворимости, была рассчитана растворимость GaOCl и Ga₂O₃ в исследуемом расплаве. Экспериментальные зависимости констант растворимости соединений GaOCl и Ga₂O₃ в зависимости от температуры в расплавленной эвтектике NaCl–2CsCl описываются следующими уравнениями: pK_S^GaOCl = –7.55 + 16310/T ± 0.02, pKs ^Ga2O3 = –17.66 + 40410/T ± 0.02. Рассчитаны основные термодинамические характеристики оксихлорида и полуторного оксида галлия в расплавленной эвтектике NaCl-2CsCl.

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА:

потенциометрическое титрование, термодинамика, растворимость, расплавленные соли, соединения галлия

DOI: 10.31857/S0235010621060104

А.В. Руденко, А.П. Аписаров, О.Ю. Ткачева. 

АННОТАЦИЯ

Коррозия конструкционных материалов во фторидных средах является ключевой проблемой при организации многих технологических процессов и научных исследований. В связи с этим при изучении физико-химических свойств фторидных расплавов к конструкционным материалам электрохимических устройств предъявляются особые требования. В настоящей работе разработан способ измерения электропроводности расплавленных фторидных систем в кондуктометрической ячейке с коаксиально расположенными электродами. Электроды выполнены из стеклоуглерода, устойчивого к взаимодействию с фторидными расплавами при воздействии переменного тока высокой частоты. Внутренний электрод – стержень, расположенный соосно внутри внешнего электрода – трубки. Система электродов может погружаться на любую глубину, при этом обеспечивается постоянство объема расплава в широком диапазоне температур. Метод спектроскопии электрохимического импеданса использовали для измерения сопротивления исследуемого расплава в интервале частот переменного тока от 1 Гц до 10⁵ КГц с амплитудой напряжения переменного тока 5 мВ. Коаксиальную ячейку калибровали по расплавленной соли CsCl в интервале температур 660–880℃ при нагревании и охлаждении. Температурную зависимость константы использовали при расчете электропроводности исследуемых оксидно-фторидных систем: 0.565KF-AlF₃ в соотношении мольно-долевых x_KF/x_AlF3 =1.3 и (KF-AlF₃)-Sc₂O₃ с содержанием Sc₂O₃ 1, 2 и 3 мас. % Значения электропроводность расплава 0.565KF-AlF₃, полученные в ячейках разных конструкций (коаксиальной, с параллельными молибденовыми электродами и с BN-капилляром), совпадают в пределах 1%. Температурные зависимости электропроводности систем (KF-AlF₃)-Sc₂O₃ в интервале 590–720℃ имеют точку перегиба, соответствующую их температуре ликвидуса. Коаксиальная ячейка может быть использована для измерения электропроводности агрессивных фторидных и оксидно-фторидных систем в широком температурном интервале, в том числе в гетерогенной области.

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА:

электропроводность, расплавы фторидов солей, коррозия конструкционных материалов, конструкция кондуктометрической ячейки, коаксиальные электроды, оксид скандия

DOI: 10.31857/S0235010621060086

Д.А. Ветрова, С.А. Кузнецов. 

АННОТАЦИЯ

Методом циклической вольтамперометрии изучена редокс реакция Ti(IV) + e^– <–> Ti(III) в расплаве CsCl-10CsF-K₂TiF₆ (мас. %). Установлена область квазиобратимости процесса и рассчитаны коэффициенты диффузии комплексов Ti(IV) при различных температурах. Определены стандартные константы скорости переноса заряда (k_s) для редокс пары Ti(IV)/Ti(III) в данном расплаве. Рассчитана энергия активации процесса переноса заряда.

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА:

расплавы, циклическая вольтамперометрия, редокс пара, комплексы титана, квазиобратимый процесс, стандартные константы скорости переноса заряда.

DOI: 10.31857/S0235010621060116

А.Р. Муллабаев, В.А. Ковров, Н.Г. Молчанова, Ю.П. Зайков. 

АННОТАЦИЯ

Исследованы анодные процессы на платиновом электроде в расплавах 80LiCl-20KCl и 80LiCl-20KCl + Li₂O (мол. %) в зависимости от температуры методами циклической вольтамперометрии и потенциостатического электролиза. Результаты экспериментов в расплаве 80LiCl-20KCl (мол. %) без добавки Li₂O показали, что платина начинает анодно растворяться с образованием ионов Pt²⁺ при потенциале 3.14 В и температуре 550^оС, и при потенциале 3.04 В относительно Li⁺/Li при 650ºС. В расплавах с добавкой Li₂O при потенциалах 2.40–2.43 В относительно Li⁺/Li происходит двухстадийное окисление платины с образованием Li₂PtO₃ со скоростью 4.96 мг/см²·ч. Скорость образования Li₂PtO₃ и выход по току кислорода при потенциале 2.8 В относительно Li⁺/Li и температуре 650ºС составляют 23.5 мг/см²·ч и 96.15% соответственно Увеличение температуры электролита приводит к потерям анодного материала. 

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА:

оксидно-галогенидные расплавы, анодные процессы, платиновый анод, хлорид лития, оксид лития

DOI: 10.31857/S0235010621060074