DOI: 10.31857/S0235010621050157

    3 июля 2021 года исполнилось 90 лет доктору технических наук, профессору, главному научному сотруднику Института металлургии Уральского отделения РАН Жучкову Владимиру Ивановичу.
     Трудовой стаж В.И. Жучкова после окончания УПИ им. С.М. Кирова начался с должности мастера литейного цеха завода Уралхиммаш. В 1955 году он поступил на работу в Институт металлургии Уральского филиала АН СССР младшим научным сотрудником. Защитил диссертации на соискание ученой степени кандидата (1965 г.) и доктора технических наук (1984 г.). С 1976 по 2003 гг. В.И. Жучков работал в должности заведующего лабораторией стали и ферросплавов.

  Научная деятельность Владимира Ивановича посвящена разработке физико-химических и технологических основ создания новых рациональных композиций, процессов получения ферросплавов и внедрения их в производство.

    На ЧЭМК, КЗФ испытаны и внедрены новые прогрессивные процессы производства ферросплавов, разработаны и предложены новые методы увеличения электросо-противления ванн рудовосстановительных электропечей (ЧЭМК, Кузнецкий завод ферросплавов), способы промышленного использования отечественного бедного рудного сырья для производства ванадиевых и ниобиевых ферросплавов (СЗФ, ЧЭМК), новая технология брикетирования и суспензионной разливки кремниевых ферросплавов (Ермаковский завод ферросплавов, Казахстан).

      При его непосредственном участии более чем на десяти заводах включая НТМК, ММК и ряде других предприятий созданы и освоены комплексы нового инжекционного оборудования и технологии. Совместные работы велись с предприятиями Китая и Германии, с учеными Казахстана, Украины и Грузии.

       В настоящее время Владимир Иванович развивает научные основ процесса восстановления бора, ниобия и разработке технологии получения ферросиликоалюмобора, ниобиевых ферросплавов.

    Много лет В.И. Жучков был профессором кафедры металлургии железа и сплавов УрФУ, членом диссертационных советов при ИМЕТ УрО РАН и УрФУ. Под его руководством защищены 3 докторские и 15 кандидатских диссертаций, опубликовано более 700 научных трудов, в т.ч. 15 монографий, 128 авторских свидетельств на изобретения и патенты.
     В.И. Жучков избран почетным доктором НМетАУ (Украина), почетным профессором ХМИ им. Ж. Абишева (Казахстан). В.И. Жучков удостоен почетного звания “Заслуженный деятель науки РФ” (1998 г.) “Заслуженный изобретатель РФ” (1992 г.), лауреат премий Правительства РФ (1998, 2009 г.), лауреат премии УрО РАН им. Грум-Гржимайло (2003 г.), премии Президиума РАН им. И.П. Бардина (2010 г.), награжден орденами “Знак почета”, “Дружбы” и медалями.

А. Б. Салюлев, В. Я. Кудяков, Н. И. Москаленко. 

АННОТАЦИЯ

Измерены методом потока летучести компонентов насыщенных паров расплавленных смесей UCl₄–KCl и UCl₄–NaCl, содержащих 2, 5, 12, 25, 33 и 50 мол. % UCl₄, в диапазоне температур 880–1300 K. Определен химический состав насыщенных паров. Сделан вывод о присутствии в паровой фазе двойных соединений наиболее вероятного состава NaUCl₅ и KUCl₅, вносящих существенный вклад в общее давление паров. Найдено, что исследованные расплавленные смеси имеют значительные отрицательные отклонения от идеального поведения, в сторону меньших летучестей тетрахлорида урана.

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА:

испарение, летучесть, давление паров, расплавленные соли, KCl, NaCl, UCl₄.

DOI: 10.31857/S0235010621050121

А. О. Худорожкова, М. В. Лаптев, А. В. Исаков, А. А. Редькин, Н. П. Кулик, Ю. П. Зайков. 

АННОТАЦИЯ

Поверхностное натяжение расплавленных солевых систем KF-KCl-KI при фиксированном отношении KF/KCl в зависимости от содержания KI были измерены с использованием метода отрыва платинового цилиндра. Измерения приводились в инертной атмосфере с использованием конструкционных материалов, устойчивых к исследуемым расплавам. Было выполнено измерение поверхностного натяжения расплавов (66KF–34KCl)–KI (мол. %) c молярным отношением KI к сумме фторида и хлорида калия от 0 до 100% в диапазоне температур 863–1083 К. Установлено, что добавки йодида калия в расплав KF-KCl приводят к уменьшению поверхностного натяжения. Температурные зависимости поверхностного натяжения расплавов были описаны при помощи линейных функций. Показано, что увеличение концентрации KI приводит к уменьшению коэффициента температурной зависимости поверхностного натяжения.

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА:

расплавы солей, поверхностное натяжение, фторид калия, хлорид калия, иодид калия.

DOI: 10.31857/S0235010621050078

А. В. Новоселова, В. В. Смоленский. 

АННОТАЦИЯ

Нестационарными и стационарными электрохимическими методами исследована реакция катодного восстановления ионов Dy(III) на инертном молибденовом и активном галлиевом электродах в расплавленной эвтектике NaCl–2CsCl в интервале температур 843–973 K в инертной атмосфере. В опытах использовали безводный трихлорид диспрозия фирмы “Aldrich”, а хлориды натрия и цезия подвергали дополнительной очистке от кислородсодержащих примесей методом направленной кристаллизации. Кроме этого, в экспериментальную ячейку помещали циркониевый геттер для поглощения следов кислорода и влаги, адсорбированных на внутренних стенках кварцевой пробирки. На циклической вольтамперограмме расплава NaCl–2CsCl–DyCl₃ в исследуемом “электрохимическом окне” на молибденовом электроде фиксируется один катодный пик тока, соответствующий выделению металлического диспрозия, и один анодный пик тока, связанный с его растворением. Следовательно, реакция восстановления ионов Dy(III) до металла протекает в одну стадию. Используя диагностические критерии установлено, что процесс восстановления протекает необратимо и контролируется скоростью переноса заряда. Рассчитаны коэффициенты диффузии ионов [DyCl₆]³⁻. Их температурная зависимость описывается уравнением lgD = –2.81 – 1920/T ± 0.02 и подчиняется закону Аррениуса. Методом потенциометрии при нулевом токе определена зависимость условного стандартного потенциала пары Dy(III)/Dy от температуры. Она описывается линейным уравнением E*_Dy(III)/Dy = − (3.827 ± 0.005) + (6.6 ± 0.1)⋅10⁻⁴ ⋅T ± 0.003 В. Определены изменение условной стандартной энергии Гиббса, энтальпии и энтропии реакции образования трихлорида диспрозия из элементов в расплавленной эвтектике NaCl–2CsCl. На циклической вольтамперограмме расплава NaCl–2CsCl–DyCl₃, полученной на галлиевом электроде, наблюдается процесс сплавообразования, который предшествует выделению металлического диспрозия на катоде. Методом потенциометрии при нулевом токе установлена зависимость условного стандартного потенциала сплава Dy–Ga от температуры. Полученная зависимость описывается линейным уравнением: E*_Dy(III)/Dy = − (3.092 ± 0.006) + (3.6 ± 0.2)⋅10⁻⁴ ⋅T ± 0.005 В. Рассчитаны коэффициенты активности твердого диспрозия в жидком галлии в зависимости от температуры.

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА:

трихлорид диспрозия, расплавленные соли, механизм катодного процесса, коэффициенты диффузии, термодинамика, сплавообразование

DOI: 10.31857/S0235010621050091

В. Н. Невидимов, Ю. М. Дурина, С. А. Красиков, Е. М. Жилина, А. С. Быков. 

АННОТАЦИЯ

Выполнены расчеты термодинамической активности оксидов алюминия и кальция в системах CaO-Al₂O₃ и CaO-SiO₂-Al₂O₃ с использованием представлений полимерной модели оксидных расплавов, учитывающей переменную функциональность мономера. При проведении расчетов по уравнениям полимерной теории находили константы полимеризации в бинарных оксидных системах «оксид модификатора – оксид комплексообразователя». Активность оксида алюминия рассматривали как «эффективную», которая определялась с учетом доли алюминия, расположенного в тетраэдрических полостях между четырьмя ионами кислорода и, соответственно, образующего анионы AlO₄^5-, и в октаэдрических полостях между шестью ионами кислорода с присутствуем в расплаве в виде катиона Al³⁺, выполняющего функцию модификатора. В расчетах активности оксидов алюминия и кальция в системе CaO-Al₂O₃ предполагалось, что алюминий при мольной доле X оксида кальция менее 0.7 присутствует в четверной координации и проявляет кислотные свойства. При больших содержаниях CaO алюминий проявляет как кислотные, так и основные свойства. В шлаках CaO-SiO₂-Al₂O₃ согласование расчетных и экспериментальных значений активности компонентов достигалось за счет варьирования доли алюминия в четверной и шестерной координации по отношению к кислороду. Установлено, что зависимость активности оксида алюминия от мольной доли диоксида кремния носит экстремальный характер с максимумом при = 0.3. Выявленная тенденция объясняется тем, что с увеличением доли диоксида кремния до 0.3 растет количество Al³⁺, обладающего большими степенями свободы и характеризующего проявление основных свойств, и уменьшается присутствие алюминия в четверной координации, что влияет на проявление кислотных свойств. С повышением мольной доли SiO₂ более 0.3 алюминий в большей степени получает возможность формировать свои обособленные комплексы AlO₄^5- и, соответственно, снижается активность алюминия из-за повышения его связанности с атомами кислорода и опять преобладают кислотные свойства Al₂O₃.

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА:

полимерная модель, активность, оксидная система, четверная и шестерная координация, функциональность мономера, константа полимеризации

DOI: 10.31857/S023501062105008X

В. А. Салина, В. И. Жучков. 

АННОТАЦИЯ

Для изучения возможности процесса восстановления элементов многокомпонентной системы Cr₂O₃–FeO–CaO–SiO₂–MgO–Al₂O₃ проведено термодинамическое моделирование в жидком состоянии. Параметры исходного состояния системы: интервал температур (t) 1500–1800°С с шагом 100°С, общее давление системы 0.1 МПа и количество азота 2.24 м³. Цель работы – изучение влияния количества пыли газоочистки, добавленной к руде, на процесс восстановления элементов при выплавке феррохрома. Состав оксидной системы соответствовал хромовой руде (38% Cr₂O₃; 11.1% FeO; 0.17% CaO; 15% SiO₂; 29.7% MgO; 6% Al₂O₃) и пыли газоочисток (15.5% Cr₂O₃; 7.5% FeO; 0.8% CaO; 67.3% SiO₂; 7.2% MgO; 1.7% Al₂O₃) при получении феррохрома среднеуглеродистого. Количество пыли в смеси составило 0; 5; 10; 20%. В качестве восстановителя использовали углерод. Расход восстановителя увеличен на 10% от стехиометрии на восстановление Fe и Cr и на 8% от массы металла для образования карбидов железа, хрома, кремния. Моделирование проведено с применением ПК HSC Chemistry 6.12 (Outokumpu, Финляндия). В базу данных введены термодинамические данные соединения CrO(II), уточнены существующие в базе данных термохимические характеристики соединений: CaCr₂O₄, SiC, Cr₃C₂, Cr₇C₃, Cr₂₃C₆, Fe₃C. Установлено, что повышение температуры расплава c 1500 до 1700°С увеличивает степень восстановления хрома (ηCr) с 90.2 до 94.8% при различном содержании пыли в системе. Повышение количества пыли в смеси с 0 до 20% снизило ηCr. При этом наибольшее значение ηCr характерно для системы без пыли и равно 94.8% при (СаО + MgO)/(SiO₂) = 2.0 и t = 1700°С. Определены химические составы металлического и шлакового расплавов. Содержание [Сr] составило 64–65.6% при температуре расплава 1700°С. Результаты моделирования могут быть использованы при анализе восстановительных процессов хромсодержащих систем и технологии получения сплавов.

 КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА:

состав, система, углерод, температура, теплота, расплав, фаза, термодинамическое моделирование, степень восстановления, жидкофазное состояние

DOI: 10.31857/S023501062105011X

Л. М. Делицын, В. А. Синельщиков, Р. В. Кулумбегов. 

АННОТАЦИЯ

Несмотря на возрастающие потребности в редкоземельной продукции, в России отсутствуют предприятия, перерабатывающие природное сырье и удовлетворяющие запросы промышленности. Основное количество редкоземельных элементов (РЗЭ) > 95% закупается за рубежом, в то время как на территории РФ находится уникальное Томторское месторождение, в котором содержание РЗЭ составляет от 15 до 40%. Проведено исследование фазовых превращений в расплавах системы монацит – NaF с целью получения данных, которые могут быть использованы в разработке технологии переработки монацитового сырья и редкоземельных руд коры выветривания Томторского месторождения. При плавлении моноцитовых руд Томтора образуются два несмешивающихся расплава: силикатный и фосфатно-солевой, в котором концентрируется до 85% РЗЭ. По своим физико-химическим свойствам фосфатно-солевой расплав ликвационной плавки системы руда – NaF практически идентичен расплаву системы монацит – NaF. В расплаве системы монацит – NaF в результате химических реакций кристаллизуются двойной фосфат – Na₃Ln[PO₄]₂ и фторидофосфат – Na₂Ln[PO₄]F₂, которые легко растворяются в слабом растворе азотной кислоты. Из азотно-фосфорнокислых фильтратов получены оксалаты и гидроксиды РЗЭ.

 КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА:

солевые расплавы, монацит, ДСК-анализ, двойная соль РЗЭ и Na, фторидофосфат РЗЭ и Na, фторид натрия, кристаллизация, оксалаты РЗЭ, гидроксиды РЗЭ

DOI: 10.31857/S0235010621050029

И. О. Гилев, А. Б. Шубин, П. В. Котенков. 

АННОТАЦИЯ

Изучены термодинамические характеристики расплавов системы алюминий-иттрий. Проведен анализ и расчет термодинамических свойств (Δ_fH⁰₂₉₈, S⁰₂₉₈, (H⁰₂₉₈ – H⁰₀), c_p(T) и c_p(liq)) соединений Al₃Y, Al₂Y, AlY, Al₂Y₃, AlY₂. Значения стандартных энтальпий образования интерметаллидов были рассчитаны на основе полуэмпирической модели Миедема, и составили  -49.4, -60, -63.4, -55, -46.5 кДж/моль×ат. для каждого из интерметаллидов, соответственно. Результаты расчетов были использованы при термодинамическом моделировании (ТМ) расплавов системы Al-Y. В качестве расчетного инструмента при ТМ применялся программный комплекс «TERRA». При моделировании состава и термодинамических характеристик расплавов в качестве расчетной была использована модель идеальных растворов продуктов взаимодействия (ИРПВ). На основе данной модели была изучена термодинамика жидких растворов в системе алюминий-иттрий. Моделирование проводилось в исходной среде аргона при общем давлении 10⁵ Па. Исследована область температур и составов, соответствующая жидкому состоянию данной системы (1900–2100 К). Сопоставление полученных результатов с результатами моделирования в приближении идеального раствора, позволило определить избыточные интегральные термодинамические характеристики расплавов данной системы (энтальпия, энтропия, энергия Гиббса). Показано, что энтальпии смешения закономерно уменьшаются по абсолютному значению с ростом температуры. Найденные значения сравнивались с известными экспериментальными данными интегральных энтальпий смешения для расплавов системы Al-Y. Склонность к наиболее сильному взаимодействию компонентов во всей области концентраций демонстрируют данные, полученные на основе расчетных методов, использованных в настоящей работе. При этом значение интегральной энтальпии смешения достигает -59.6 кДж/моль. Полученные в результате ТМ энергетические кривые проходят через экстремум при X_Y = 0.46, состав в данной точке близок к составу интерметаллида AlY. Экспериментальные данные, свидетельствуют о более слабом взаимодействии компонентов, экстремум расположен на уровне -49.6 кДж/моль. Полученные в работе данные находятся в удовлетворительном соответствии с экспериментальными, использованная при ТМ модель ИРПВ позволила адекватно описать термодинамические свойства расплава алюминий-иттрий.

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА:

расплав, алюминий, иттрий, ассоциаты, интерметаллиды, стандартная энтальпия образования, избыточные термодинамические функции.

DOI: 10.31857/S0235010621050054

И. О. Гилев, А. Б. Шубин, П. В. Котенков. 

АННОТАЦИЯ

Изучены термодинамические характеристики расплавов системы алюминий–иттрий. Проведен анализ и расчет термодинамических свойств (ΔfH⁰₂₉₈, S⁰₂₉₈, (H⁰₂₉₈ − H⁰₀), C_p(T) и C_p(liq)) соединений Al₃Y, Al₂Y, AlY, Al₂Y₃, AlY₂. Значения стандартных энтальпий образования интерметаллидов были рассчитаны на основе полуэмпирической модели Миедема, и составили –49.4, –60, –63.4, –55, ‒46.5 кДж/моль⋅ат. для каждого из интерметаллидов, соответственно. Результаты расчетов были использованы при термодинамическом моделировании (ТМ) расплавов системы Al–Y. В качестве расчетного инструмента при ТМ применялся программный комплекс “TERRA”. При моделировании состава и термодинамических характеристик расплавов в качестве расчетной была использована модель идеальных растворов продуктов взаимодействия (ИРПВ). На основе данной модели была изучена термодинамика жидких растворов в системе алюминий–иттрий. Моделирование проводилось в исходной среде аргона при общем давлении 105 Па. Исследована область температур и составов, соответствующая жидкому состоянию данной системы (1900–2100 К). Сопоставление полученных результатов с результатами моделирования в приближении идеального раствора, позволило определить избыточные интегральные термодинамические характеристики расплавов данной системы (энтальпия, энтропия, энергия Гиббса). Показано, что энтальпии смешения закономерно уменьшаются по абсолютному значению с ростом температуры. Найденные значения сравнивались с известными экспериментальными данными интегральных энтальпий смешения для расплавов системы Al–Y. Склонность к наиболее сильному взаимодействию компонентов во всей области концентраций демонстрируют данные, полученные на основе расчетных методов, использованных в настоящей работе. При этом значение интегральной энтальпии смешения достигает –59.6 кДж/моль. Полученные в результате ТМ энергетические кривые проходят через экстремум при X_Y = 0.46, состав в данной точке близок к составу интерметаллида AlY. Экспериментальные данные, свидетельствуют о более слабом взаимодействии компонентов, экстремум расположен на уровне –49.6 кДж/моль. Полученные в работе данные находятся в удовлетворительном соответствии с экспериментальными, использованная при ТМ модель ИРПВ позволила адекватно описать термодинамические свойства расплава алюминий–иттрий.

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА:

расплав, алюминий, иттрий, ассоциаты, интерметаллиды, стандартная энтальпия образования, избыточные термодинамические функции

DOI: 10.31857/S0235010621050054

В. Г. Шевченко, Д. А. Еселевич, М. Н. Бакланов, В. Е. Сидоров, Б. А. Русанов. 

АННОТАЦИЯ

Методом проникающего гамма-излучения в температурном интервале 300–1500 K изучена плотность алюминия и сплавов на его основе, содержащих 3 и 5 мас. % ванадия. Показано, что с ростом температуры наблюдается скачкообразное уменьшение плотности образцов, связанное с переходом в жидкое состояние. После плавления наблюдается немонотонное изменение плотности, связанное с наличием в изученной области диаграммы состояния Al–V интерметаллических соединений с различными температурами плавления. Структурные особенности расплавов использованы для оптимизации получения порошков Al–V для 3D печати методом селективного лазерного сплавления.

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА:

алюминиевые сплавы и порошки, плотность в системе Al–V, структура сплавов и морфология, распределение по размерам частиц, 3D печать

DOI: 10.31857/S0235010621050133