С О Д Е Р Ж А Н И Е

Уважаемые коллеги!

       Редакционная коллегия журнала «Расплавы» приняла решение о выпуске специализированного выпуска журнала (№6 – 2021), посвященного проблемам коррозионной стойкости материалов при высоких температурах, посвященного столетию со дня рождения основателя научной школы по изучению коррозии в расплавленных солевых электролитах И.Н. Озеряной (1922 г.р.).

      К публикации принимаются статьи (в том числе обзоры и краткие сообщения) следующей тематики и проблематики:

• теория и механизм анодного растворения,
• исследование коррозионно-электрохимического поведения металлических и иных материалов в высокотемпературных агрессивных средах,
• применение физико-химических методов исследования свойств поверхности материалов,
• анодное растворение металлов и сплавов,
• защитные покрытия,
• пассивация,
• активаторы и ингибиторы коррозии.

Срок представления материалов – 15 июля 2021 года. В течение 2 недель рукописи будут отрецензированы членами редакционной коллегии.

     Не стало доктора технических наук, члена редколлегии и активного автора журнала «Расплавы» Евгения Николаевича Селиванова. Вся его научная деятельность по окончании 1973 году Уральского политехнического института (ныне УрФУ) связана с Институтом металлургии УрО РАН, где он прошел путь от инженера до директора. В последнее время активно работал руководителем Отдела цветной металлургии Института.

     Известный ученый-металлург, имел широкую область научных интересов, связанную с решением проблемы переработки минерального, техногенного и вторичного сырья цветных и редких металлов, термодинамическое моделирование и физико-химическое обоснование технологических процессов. Е.Н. Селиванов совместно с сотрудниками осуществлял исследования по структуре и свойствам нестехиометрических сульфидов и оксисульфидов, химизму и кинетике окислительно-восстановительных реакций, межфазному распределению элементов, свойствам расплавов и т.д. Оригинальные научные данные позволили пояснить последовательность реакций и процессов, протекающих в металлургических агрегатах, предложить новые ресурсо- и энергосберегающие способы извлечения цветных металлов из рудного, вторичного сырья и техногенных отходов. Результаты исследований использованы на ряде промышленных предприятий России и Узбекистана.

    Достижения Евгения Николаевича получили высокую оценку государства и научного сообщества: награжден грамотами Российской академии наук, Губернатора и Правительства Свердловской области, был удостоен премий им. И.П. Бардина (РАН), им. Грум-Гржимайло (УрО РАН) и премии Правительства Российской Федерации по науке и технике за работу «Разработка и промышленная реализация комплексной ресурсоэнергосберегающей технологии и аппаратуры для утилизации техногенных отходов черной и цветной металлургии с извлечением цинка, свинца, олова, меди и железа в товарные продукты».

   Селиванов Е.Н. постоянно вел педагогическую деятельность в должности профессора кафедры Металлургии тяжелых цветных металлов УрФУ.

     Осуществлял большую научно-организационную работу как член Объединенного ученого совета по химическим наукам УрО РАН, зам Председатель Ученого совета Института металлургии УрО РАН, председателя Диссертационного совета при ИМЕТ УрО РАН и член диссертационного совета при УрФУ, член редколлегии журналов «Цветная металлургия» и «Расплавы».

     Светлая память о Селиванове Евгении Николаевиче навсегда останется в сердцах его коллег и учеников.

В. А. Волкович, А. Б. Иванов, А. А. Рыжов, Д. С. Мальцев, А. В. Щетинский. 

АННОТАЦИЯ

Исследованы процессы взаимодействия кислорода и кислородсодержащих газовых смесей (Ar–O₂, O₂–H₂O, Ar–O₂–H₂O различного состава) с хлоридными расплавами, содержащими ионы урана(III). Эксперименты проводили в расплаве LiCl при 750°C и эвтектической смеси LiCl–KCl при 550 и 750°C. Содержание урана в расплавах варьировали в диапазоне 0.3–3.5 мас. %. Исследовано влияние мольного отношения кислорода к урану и состава газовой смеси на степень осаждения урана из расплава и состав образующихся продуктов.

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА:

уран, кислород, хлоридные расплавы, окисление, отработавшее ядерное топливо

DOI: 10.31857/S0235010621030130

А. А. Филатов, А. В. Суздальцев, Ю. П. Зайков 

АННОТАЦИЯ

В настоящей работе исследована возможность применения электролитически полученной лигатуры для измельчения зерна и улучшения свойств сплавов алюминия. Испытания проводили на примере промышленного сплава Al–Si–Fe, в который добавляли разное количество лигатуры Al–Zr с содержанием 10 мас. % циркония при температуре 900°С. Изучено влияние содержания циркония в алюминиевом сплаве и скорости охлаждения на его структуру и свойства. На основании результатов структурного анализа установлено, что добавка циркония в количестве 0.1 мас. % уменьшает средний размер зерна сплава в 4–5 раз, без изменения формы и структуры. Измерение твердости полученных сплавов показывает, что при добавлении циркония в высокочистый алюминий, твердость увеличивается в 1.5 раза при содержании циркония 0.4 мас. % и увеличивается с ростом содержания циркония. В то же время, добавление циркония в сплав АК6 не влияет на твердость по Бринеллю, что предположительно связано с более выраженным действием других легирующих элементов. Отсутствие интерметаллидных соединений в полученных образцах сплава, модифицированного лигатурой Al–Zr, содержащей интерметаллидные включения размером до 50 мкм, указывает на то, что исходную лигатуру Al–Zr можно разливать в слитки и охлаждать при любых условиях, исключая при этом операцию переплавки в миксере и прочие виды обработки.

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА:

алюминий, цирконий, лигатура, электроосаждение, оксидно-фторидный расплав

DOI: 10.31857/S0235010621030051

Л. А. Елшина, А. Г. Квашничев, Д. В. Пелегов.

АННОТАЦИЯ

    Проведен синтез наноразмерных частиц оксидов титана в расплавленной смеси хлоридов и нитратов щелочных металлов. Образованные порошки оксида аттестовали методами рентгеноструктурного анализа, спектроскопии комбинационного рассеяния и сканирующей электронной микроскопии. Синтез оксидов титана различной модификации и состава проходит при анодной поляризации высокочистого титана в расплавленной эвтектической смеси хлоридов цезия и натрия, содержащей 5 мас. % нитрата натрия, в гальваностатическом режиме плотностью тока 3.5 мА· см^-2 в температурном интервале 540–700°С под атмосферой аргона. Фазовый состав продуктов оксидирования зависит от температуры синтеза, а размер частиц контролируется при помощи задаваемой плотности и температуры.

     Методами рентгеноструктурного анализа и спектроскопии комбинационного рассеяния было установлено, что образец, полученный при температуре синтеза 540°С однофазен и состоит из Cs_1.36Ti_6.64O₁₆, а образцы, которые были синтезированы при температурах 600 и 650°С, образуют фазу TiO₂ в смешанных модификациях анатаза и рутила. Образец, который был получен при температуре 700°С состоит из диоксида титана TiO₂ (модификация рутила и брукита) и NaTi₈O₁₃. Методом сканирующей электронной микроскопии показано, что с ростом температуры синтеза размер частиц уменьшался.  В образце, синтезированном при температуре 540°C и отожженном при температуре 200°С, содержится смесь наноразмерных и микроразмерных частиц трититаната цезия (более 50 нм). Образец диоксида титана, синтезированный при температуре 600°C, имеет размер частиц 20 нм, а образцы, синтезированные при температурах 650 и 700°С, имеют размер частиц 10–20 нм.

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА:

нанокристаллический оксид титана, расплавленные соли, анодная поляризация, титан.

DOI: 10.31857/S023501062103004X

А. С. Татаринов, М. А. Кобелев, Д. О. Закирьянов, Н. К. Ткачёв. 

АННОТАЦИЯ

Предложена методика двухфазного молекулярно-динамического моделирования для бинарных солевых смесей. На примере фазовой диаграммы KF–KCl показано: нагревание двухфазной ячейки жидкость–кристалл со скоростью 2 К/нс позволяет наблюдать изменение концентрации расплава и уменьшение объема кристаллической фазы; и при дальнейшем повышении температуры, увидеть излом мольного объема на линии ликвидус. Скорость нагрева в 2 К/нс оказывается достаточной для количественного описания диаграммы плавкости. Важно, что методика расчета фазовой диаграммы опирается на модельные парные потенциалы Борн-Майеровского типа, параметры которых могут быть найдены с помощью методов квантовой химии.

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА:

диаграммы плавкости, галогениды щелочных металлов, молекулярная динамика, парный потенциал Борна–Майера

DOI: 10.31857/S0235010621030129

А. Б. Иванов, Е. Д. Бызова, В. А. Волкович, А. В. Чукин. 

АННОТАЦИЯ

    Исследованы процессы, проходящие при взаимодействии растворов хлоридов бария и стронция с ортофосфатом натрия в расплавах на основе эвтектических смесей LiCl–KCl (550^°C), NaCl–KCl–CsCl (650^°C), эквимольной смеси NaCl–KCl (750^°C), а также NaCl–KCl–CsCl–LaCl₃ (650^°C) в инертной атмосфере. Методами химического и рентгенофазового анализа определены составы образующихся малорастворимых фосфатов. Изучено влияние мольного отношения фосфат-ионов к Sr²⁺/Ba²⁺ на фазовый состав осаждаемых фосфатов. Определены условия для количественного осаждения из расплава стронция и бария в виде фосфатов.

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА:

барий, стронций, лантан, хлоридные расплавы, фосфаты, осаждение, отработавшее ядерное топливо.

DOI: 10.31857/S0235010621030075

Э. А. Карфидов, Е. В. Никитина, Н. А. Казаковцева,

Н. Г. Молчанова, Л. М. Бабушкина, Е. А. Никоненко. 

АННОТАЦИЯ

        Для конструкционного оформления высокотемпературных устройств для разрабатываемой технологии высокотемпературной переработки и последующей регенерации отработавшего ядерного топлива необходимы подбор коррозионностойких материалов и комплекс мер по снижению скорости коррозии в расплавленных солях. Никель-хромовые сплавы, легированные тугоплавкими металлами, обладают большой устойчивостью как к коррозии в низкотемпературных электролитах, так и к газовой коррозии при высоких температурах [1–7]. Именно поэтому сплавы типа хастеллой традиционно рассматриваются как перспективные для создания деталей атомных, химических реакторов, контейнеров с токсическими отходами, а также клапанов, труб для химического производства. Целью работы является изучение процесса коррозии металлических материалов, характеристик процесса коррозионного электрохимического взаимодействия в системе сплав – расплав солей щелочных металлов, содержащий добавки трихлоридов f-элементов.

       Объект исследования – система, образованная расплавом эвтектической смеси хлоридов лития, калия с добавлением 0.5–2 мас. % LaCl₃, CeCl₃, NdCl₃, имитирующих соединения урана и плутония, в температурном интервале 500–650°С. В качестве исследуемого материала использовали сплав хастеллой С-4. Атмосфера над расплавом: Ar + 10% O₂. Методы исследования: гравиметрический, химико-аналитический (атомно-абсорбционный). Для анализа продуктов использовался микрорентгеноспектральный метод исследования. Показано, что на поверхности исследуемого сплава образуются кислородсодержащие соединения сложного состава на основе оксида никеля(II) и оксихлоридов лантаноидов, замедляющие коррозию материала как ингибиторы экранирующего типа.

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА:

коррозия, хастеллой, никелевый сплав, хлориды лития и калия.

DOI: 10.31857/S0235010621030099

О. В. Гришенкова, А. В. Косов, О. Л. Семерикова, В. А. Исаев, Ю. П. Зайков. 

АННОТАЦИЯ

   Рассмотрена проблема изучения начальных стадий электрохимического фазообразования методом циклической вольтамперометрии. Выведены аналитические выражения для циклических вольтамперограмм и размеров независимых зародышей новой фазы, образующихся на индифферентном электроде в условиях линейной развертки потенциала, для случаев мгновенной и прогрессирующей нуклеации с последующим диффузионно-контролируемым ростом. Установлено, что полученные функции тока от перенапряжения для указанных предельных случаев нуклеации имеют разную зависимость от скорости развертки. Приведены результаты численного моделирования. Продемонстрировано, что логарифмические зависимости максимального и минимального токов от скорости развертки имеют наклон –1/2, если зародыши появляются в узком временном интервале задолго до реверса, их количество не меняется при изменении скорости развертки и рост происходит в условиях диффузионного контроля. При образовании зародышей до и после реверса и уменьшении их количества с увеличением скорости развертки наклон подобных зависимостей равен –3/2. Возможность использования предложенных критериев для интерпретации экспериментальных циклических вольтамперограмм проанализирована и подтверждена на примере модельной системы расплав KNO₃-NaNO₃-AgNO₃ / иридиевая подложка / серебро. Показано, что в этой системе при низких концентрациях осаждаемых ионов, обеспечивающих диффузионный контроль процесса, в зависимости от других условий эксперимента может реализоваться как мгновенная, так и прогрессирующая нуклеация.

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА:

циклическая вольтамперограмма, скорость развертки, нуклеация, рост, диффузия, серебро, нитратный расплав

DOI: 10.31857/S0235010621030063