Механизм флотации металлических дисперсных капель в оксидных расплавах

Н. А. Ватолин, А. М. Амдур, В. В. Павлов, С. А. Федоров.

АННОТАЦИЯ

Флотация капель в жидкостях наблюдается довольно часто. Так, например, флотация лежит в основе удаления жидких неметаллических включений из стали. Между тем, механизм этого процесса изучен недостаточно. В работе подробно рассмотрен механизм флотации металлических капель в расплаве на примере золота: изучены кинетика и стадии формирования системы “пузырек газа–присоединенная капелька золота”, а также последующая флотация золота в расплаве. Установлено, что после касания пузырька газа и микрокапельки к существовавшим поверхностям шлак–газ и золото–шлак добавится третья поверхность золото–газ и периметр смачивания. Время достижения равновесия для микрокапелек золота радиусом около 3 мкм имеет порядок 10–4 с. Следовательно, формирование равновесной системы пузырек–капелька происходит быстро и не будет тормозить общий процесс собирания и объединения микрокапелек золота пузырьками газа. Проанализировано условие флотации системы дисперсные капли (Au, Pt, Pd)–оксидный расплав. Оно выполняется для металлических капель радиусом до 3500 мкм.

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА

флотация, растекание, пузырек газа, капля, межфазное натяжение, периметр смачивания, угол смачивания, золото.

DOI: 10.1134/S0235010618060075

Компьютерное моделирование многокомпонентных расплавов металлургических шлаков

Э. В. Дюльдина, Б. Р. Гельчинский, В. Н. Селиванов

АННОТАЦИЯ

Основываясь на экспериментальных данных о плотности, в приближении модели ионной связи в работе впервые осуществлено молекулярно-динамическое моделирование многокомпонентных оксидноFфторидных металлургических шлакообразующих систем: SiO2–CaO–Al2O3–MgO–CaF2–Na2O–K2O–FeO, проведено обсуждение результатов и сопоставление с литературными экспериментальными и расчетными данными. Полученная модель свидетельствует о слабой температурной зависимости структуры исследуемого расплава. Выявлена повышенная диффузионная подвижность ионов фтора, а также ионов щелочных металлов по сравнению с другими элементами.

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА

расплав, металлургический шлак, компьютерное моделирование, структура, свойства.

Модельное исследование взаимодействия жидкого металла и дисперсных стальных включений при литье по газифицируемым моделям

Б. С. Воронцов, Н. В. Нестеров

АННОТАЦИЯ

Разработана математическая модель взаимодействия жидкого металла с внедренными в пенополистирол литейной модели металлическими включениями, учитывающая кинетику заполнения формы, влияние термодеструкции пенополистирола и теплообмен основного сплава и материала наполнителя. Приведены результаты эксперимента по получению опытных образцов литьем по газифицированным моделям, подтверждающие прогнозы математического моделирования.

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА

математическая модель, взаимодействие металлических частиц с расплавом, локальное легирование, литье по газифицированным моделям, композиционные материалы.

Формирование структуры и свойств многокомпонентных сплавов на основе железа в зависимости от условий затвердевания гидрированных расплавов

Р. М. Белякова, В. А. Полухин, Н. И. Сидоров

АННОТАЦИЯ

Изучены закономерности поведения абсорбированного поверхностно активного элемента (п.а.э.) водорода на особенности формирования и структурирования фаз в многокомпонентных системах на основе железа: сталях, чугунах и сплавах группы “FINEMET”. Проведен анализ диффузионной активности элементов с адсорбированным на них водородом, проницаемость водорода, виды межатомных связей в результате взаимодействий элементов и их влияние на функциональные свойства получаемых изделий конструкционного назначения. Цель работы – установление характера межатомных связей адсорбированного на элементах многокомпонентных сплавов железа поверхностно активного водорода и его влияние на функциональные и эксплуатационные свойства металлоизделий в изменяющихся условиях их структуризации.

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА

межатомные взаимодействия, виды связей, полиморфные фазовые переходы, водород, наноструктурированные фазы, феррит, графит, карбиды, строение и свойства матриц в изделиях.

Особенности самодиффузии и сдвиговой вязкости в переходных и постпереходных металлах

Н. П. Маломуж, В. Н. Махлайчук

АННОТАЦИЯ

В работе обсуждается особенности поведения коэффициентов сдвиговой вязкости и самодиффузии в жидких переходных и постпереходных металлах, а так же их расплавах. Показано, что применение активационных представлений к описанию температурных зависимостей коэффициентов сдвиговой вязкости и самодиффузии является некорректным. Устанавливается, что сдвиговая вязкость переходных и постпереходных металлов с высокой точностью описывается теми же формулами, что и для щелочных металлов. Это означает, что ключевую роль в формировании вязкости играют эффекты “шероховатости” молекулярных слоев, смещающихся относительно друг друга. Показано, что коэффициенты самодиффузии должны рассматриваться как суперпозиция двух независимых вкладов – хаотического локального перемешивания и коллективного дрейфа, который является характерной чертой только жидкого состояния вещества. Обсуждаются значения радиусов ионов рассматриваемых металлов.

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА

коэффициент самодиффузии, сдвиговая вязкость, жидкие переходные и постпереходные металлы.

Теория самодиффузии в жидких металлах

Н. П. Маломуж, В. Н. Махлайчук

АННОТАЦИЯ

В работе обсуждается физическая природа коэффициента самодиффузии в жидких щелочных металлах. Коэффициент самодиффузии D представляется в виде двух вкладов: одночастичного и коллективного. Показано, что вклад коллективной составляющей в окрестности точки плавления составляет 5–6% и с повышением температуры до где – критическая температура, достигает 25–30%. Сумма одночастичного и коллективного вкладов воспроизводит экспериментальные значения и температурную зависимость и коэффициента самодиффузии жидких щелочных металлов с весьма удовлетворительной точностью (выше 95%). Предложен новый способ расчета величины радиусов ионов жидких металлов, основанный на анализе их сдвиговой вязкости. Исходя из соображения подобия, обсуждается вопрос о применимости формулы Эйнштейна для определения одночастичных вкладов в коэффициент самодиффузии низкомолекулярных жидкостей и жидких металлах. Предложена новая формулировка принципа подобия для жидких металлов.

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА

коэффициент самодиффузии, жидкие щелочные металлы.

Влияние ниобия и тантала на особенности фазообразования при металлотермическом взаимодействии алюминия с диоксидом титана

Т. В. Осинкина, С. А. Красиков, Е. М. Жилина, С. Н. Агафонов,

Л. Б. Ведмидь, С. В. Жидовинова

АННОТАЦИЯ

Выполнено термодинамическое моделирование совместного алюминотермического восстановления титана, ниобия и тантала из оксидов, результаты которого согласовались с исследованием этого процесса методом совмещенной сканирующей калориметрии и результатами экспериментов металлотермического получения сплава Al–Ti–Nb в лабораторной электропечи.

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА

термодинамическое моделирование, алюминотермическое восстановление, сплав, интерметаллические соединения, оксиды.

Методы определения критических параметров d-металлов

О. С. Николаев

АННОТАЦИЯ

Кратко рассмотрены новые методы определения критических параметров d-металлов. В качестве примеров расчета взяты молибден и вольфрам. Для молибдена известны значения критически параметров. Это позволяет проконтролировать расчетные значения.

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА

критический параметр, молибден, вольфрам.

Предкристаллизационные изменения структурно-динамических характеристик аморфизуемых металлических расплавов при глубоком охлаждении, стекловании и гидрировании

В. А. Полухин, Н. И. Сидоров, Н. А. Ватолин

АННОТАЦИЯ

Рассмотрены процессы аморфизации и кристаллизации бинарных и многокомпонентных расплавов на основе переходных металлов. Проведен сравнительный анализ предкристаллизационных структурных изменений и атомной динамики в условиях форсированной закалки и глубокого переохлаждения металлических расплавов и других жидких веществ в зависимости от их состава, размера атомов, характера межатомных связей, наличия эвтектик и соединений на фазовых диаграммах состояний. Гидрирование расплавов вносит дополнительную специфику на течение предкристаллизационных процессов, влияя на атомную конфигурацию, модуляцию частотного спектра и флуктуации зонной (электронной) структуры, определяющей специфику стеклования.

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА

многокомпонентные расплавы, переходные металлы, атомная динамика, конфигурация, межатомные связи, молекулярная динамика, гидрирование, витрификация, фононы, зонная структура, прекурсоры, вязкость, диффузия, левитация, кроссоверы, частота.

Экспериментальная оценка особенностей взаимодействия оксидов титана и гадолиния с алюминием

Л. Б. Ведмидь, Е. М. Жилина, С. А. Красиков, А. Г. Меркушев

АННОТАЦИЯ

Теоретическая и экспериментальная оценка процессов алюминотермического восстановления титана и гадолиния из оксидов позволила установить последовательность образования соединений в системе Al–TiO2–Gd2O3. Отмечено, что восстановление является двухстадийным, протекает через стадию образования монооксида титана, с последующим выделением интерметаллидов Al3Ti и GdAl2.

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА:

титановый сплав, алюминотермическое восстановление, фазообразование, гадолиний, интерметаллические соединения.