Исследование продуктов электролизного борирования поверхности инструментальных сталей с реверсированием тока в борсодержащем оксихлоридном расплаве на основе CaCl2

Е. С. Филатов, Н. И. Шуров, К. Р. Каримов, Е. В. Никитина, Д. О. Чухванцев, Н. С. Семёнова.

АННОТАЦИЯ

Борирование – один из наиболее эффективных и перспективных методов поверхностного упрочнения стальных деталей машин и инструмента, работающих при повышенных статических и динамических нагрузках. В целях экономии энергоресурсов и отказа от дорогостоящих порошков бора, создания замкнутого цикла использования сырья и промывочной воды в ИВТЭ УрО РАН проведены исследования по разработке технологий по упрочнению деталей машин и инструмента методами электролизного борирования (электролизное, электролизно-циклическое, электролизное с применением реверсированного тока) расплавленных солях на основе хлорида кальция.

Изучена кинетика образования боридных покрытий на порошковой стали (ЖГР) Cr11Ni6Cu15, 20Х13 в расплаве CaCl₂ + 3 мас. % B₂O₃ при температурах 800, 850 и 900°C и времени выдержки 1, 2 и 3 часа, определены основные температурные, концентрационные и токовые параметры процесса борирования, обуславливающие получение качественного защитного покрытия.

Методами рентгенофазового и микрорентгеноспектрального анализа исследованы продукты процесса борирования поверхности инструментальных сталей в расплаве на основе хлорида кальция с добавлением оксида бора с применением реверсированного тока. Металлографическим методом определен фазовый состав покрытия из продуктов электролизного борирования. Определена толщина, микротвердость и фазовый состав всех полученных боридных покрытий. Результаты по борированию предоставленных опытных деталей позволяют рекомендовать технологию нанесения покрытия для применения в промышленности.

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА:

солевой расплав, хлорид кальция, оксид бора, реверсированный ток, плотность тока, покрытие, фазовый состав

DOI: 10.31857/S0235010621040034

Плотность расплавов KF–KCl–KI

А. О. Худорожкова, А. В. Исаков, А. А. Катаев, А. А. Редькин, Ю. П. Зайков.

АННОТАЦИЯ

Плотности расплавов KF–KCl–KI при мольном отношении KF/KCl равном 0.8 и 2 в зависимости от содержания KI были измерены с использованием метода гидростатического взвешивания. Измерения приводились в инертной атмосфере с использованием конструкционных материалов, устойчивых к исследуемым расплавам. Выполнено измерение плотности расплавов (45 мол. % KF–55 мол. % KCl)–KI и (66 мол. % KF–34 мол. % KCl)–KI c содержанием KI от 0 до 100% в диапазоне температур 973–1073 К. Установлено, что добавки йодида калия в расплав KF–KCl приводят к увеличению плотности. Температурные зависимости плотности расплавов были описаны при помощи линейных функций. Выявлено, что KI увеличивает коэффициент температурной зависимости плотности. Данные по плотности расплавов KF–KCl–KI были использованы для расчета молярных объемов. Представлены зависимости изменения молярного объема от температуры и состава расплавов. Найдено, что молярные объемы исследуемых расплавов близки величинам, рассчитанным по правилу аддитивности, что свидетельствует о том, что исходные соли смешиваются между собой без заметного химического взаимодействия.

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА

расплавы солей, плотность, молярный объем, фторид калия, хлорид калия, иодид калия

DOI:10.31857/S0235010620030044

Диффузия ионов кобальта в натрийборосиликатном расплаве

В. В. Рогачев, С. Д. Бучин.

АННОТАЦИЯ

Методом фарадеевского импеданса измерены коэффициенты диффузии ионов кобальта в расплаве боросиликата натрия эквимолярного состава с различными добавками CoO (0.3–3 мас. %) в интервале температур 1073–1223 К. Показано, что при частотах переменного тока в диапазоне 1–1000 Гц электродный процесс с участием ионов кобальта протекает в диффузионном режиме. Выявлено монотонное снижение коэффициентов диффузии ионов кобальта при увеличении концентрации оксида кобальта в расплаве. Данная зависимость удовлетворительно линеаризуется в логарифмических координатах. По зависимостям lnD от 1/Т рассчитаны энергии активации диффузии ионов кобальта. С ростом концентрации СоО энергия активации диффузии сначала увеличивается (0.3–1.5 мас. % СоО), а затем снижается (2.5–3 мас. %). По измеренному при разных температурах сопротивлению расплава оценили величину энергии активации электропроводности. Она существенно меньше энергии активации диффузии и не зависит от концентрации СоО в расплаве. Полученные концентрационные и температурные зависимости коэффициентов диффузии свидетельствуют об участии ионов кобальта в полимеризации и микрорасслаивании расплава.

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА

импеданс, коэффициенты диффузии, оксидный расплав, ионы кобальта

DOI:10.31857/S0235010620030081

Влияние KI на взаимодействия в системах KF–KCl, содержащих K2SiF6 и SiO2

Исаков А.В., Худорожкова А.О., Вовкотруб Э.Г., Воробьев А.С., Редькин А.А., Зайков Ю.П.

АННОТАЦИЯ

Исследовано взаимодействие KI с солевыми системами KF–KCl–K₂SiF₆ и KF–KCl–K₂SiF₆–SiO₂. Методом КР спектроскопии изучены системы KF–KCl и KF–KCl–KI, содержащие K₂SiF₆ и SiO₂. Показано, что добавление KI в расплавы KF–KCl–K₂SiF₆и KF–KCl–K₂SiF₆–SiO₂ приводит к появлению в образцах твердых плавов группировок, содержащих связи Si–I. Установлено, что значительная часть диоксида кремния из расплавов KF–KCl–K₂SiF₆–SiO₂ и KF–KCl–KI–K₂SiF₆–SiO₂ кристаллизуется в виде силикатных структур характерных для фазы K₂SiO₃(K₂O·SiO₂). Результаты КР спектроскопии согласуются с данными рентгенофазового анализа расплавов KF–KCl и KF–KCl–KI содержащих K₂SiF₆ и SiO₂. Выявлено, что поле кристаллизации K₃SiF₇ сохраняется при добавлении KI в расплавы KF–KCl–K₂SiF₆и KF–KCl–K₂SiF₆–SiO₂. При введении KI в расплав характерным является выделение его в отдельную фазу в процессе кристаллизации. Пики слабой интенсивности отвечающие кристаллизации фазы α-SiO₂ обнаружены для систем KF–KCl–K₂SiF₆–SiO₂и KF–KCl–KI–K₂SiF₆–SiO₂. Выполнено исследование расплавов KF–KCl–KI–K₂SiF₆ и KF–KCl–KI–K₂SiF₆–SiO₂ методом синхронного термического анализа. Установлено, при температурах до 473 K наблюдаются фазовые переходы, вероятно связанные с преобразованием структур SiIxFy^z^– в структуры, содержащие SiF₆^2–, что согласуется сведениями о термической устойчивости смешанных галогенидов кремния.

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА:

фторид калия, хлорид калия, иодид калия, кремнесодержащие расплавы, КР спектроскопия, рентгенофазовый анализ, термический анализ, дифференциальная сканирующая калориметрия.

DOI: 10.31857/S0235010621010047

Коррозия перспективных металлических материалов во фторидных расплавах для жидкосолевых реакторов.

Е. В. Никитина, Э. А. Карфидов, Ю.П. Зайков.

АННОТАЦИЯ

Сопоставлено коррозионное поведение металлических материалов во фторидных расплавах различного состава, изученное зарубежными и отечественными авторами с шестидесятых годов двадцатого века до наших дней, оценено влияние внешних и внутренних факторов коррозии, выявлены общие для всех расплавов характеристики высокотемпературной электрохимической коррозии и выделено влияние химической природы расплава.

Во введении обоснована актуальность обзора, его важность и значимость для развития современного материаловедения, физической химии и электрохимии, в частности в области электрохимического материаловедения – для разработки коррозионностойких материалов в ядерной отрасли, в частности, для жидкосолевых реакторов.

В основной части содержится краткое описание современного состояния высокотемпературной коррозиологии применительно к исследованиям в расплавах фторидов, специфики способов защиты от коррозии в расплавленных солевых электролитах. Представлен обзор методов исследования коррозионных аспектов взаимодействия металлических материалов с расплавленными солевыми электролитами с учетом электрохимической активности фторидных расплавов различного состава. Проанализированы имеющиеся экспериментальные данные и выявлены фундаментальные закономерности коррозионно-электрохимического поведения металлических материалов в расплавленных солевых электролитах. Предложены эффективные способы защиты от коррозии применительно к высокотемпературным средам, сделаны выводы о целесообразности использования различных металлических материалов в расплавленных солях.

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА:

коррозия, жидкосолевой реактор, расплавленные фториды лития, натрия, калия, никелевые сплавы

DOI: 10.31857/S0235010621010072

НОВЫЙ СПОСОБ СИНТЕЗА ЛИГАТУР Al–Sc В ОКСИДНО-ФТОРИДНЫХ И ФТОРИДНЫХ РАСПЛАВАХ

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

АННОТАЦИЯ

Методом вольтамперометрии изучена кинетика электровыделения алюминия и скандия из фторидных и оксидно-фторидных расплавов. Определены параметры (область потенциалов, токи) электровыделения алюминия и скандия из фторидных расплавов с добавками Al2O3, Sc2O3, AlF3 и ScF3 в диапазоне температур 750–800°С. Предложен новый подход для производства богатых по скандию лигатур Al–Sc, включающий электроосаждение алюминия и скандия на твердом катоде при электролизе фторидных и оксидно-фторидных расплавов и последующее растворение полученного катодного осадка в жидком алюминии. На основании электрохимических измерений выбраны параметры электролиза и проведены электролизные испытания по получению лигатур Al–Sc. Определены катодные выхода по току при совместном электроосаждении алюминия и скандия и изучена микроструктура получаемых лигатур Al–Sc.

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА

алюминий, скандий, расплав, вольтамперометрия, электровыделение, электроосаждение, электролиз, лигатура

DOI:10.31857/S0235010620020097

Коэффициент активности цезия в расплавах Cs–CsI

В. В. Чебыкин, В. М. Ивенко, Л. А. Циовкина

АННОТАЦИЯ

Из тензиметрических данных (20 составов от 0.39 до 90 мол. % Cs) исследования расплавов Cs–CsI получены аппроксимирующие уравнения для коэффициентов активности цезия в конкретных опытах. Обсуждены условия проведения эксперимента и их влияние на погрешность полученных экспериментальных данных.

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА

расплавы, растворы, коэффициенты активности, цезий, фторид цезия.

DOI: 10.1134/S0235010619040054

Плотность и мольный объем расплавов бинарных смесей GdCl3–NaCl и GdCl3–KCl

К. И. Трифонов, И. Ф. Заботин, В. Е. Кротов, А. Ф. Никифоров

АННОТАЦИЯ

Определены дилатометрическим методом значения плотности солевых расплавов систем GdCl3–NaCl и GdCl3–KCl во всем интервале концентраций и широком диапазоне температур. Рассчитаны мольные объемы систем и их отклонения от аддитивности. Установлено, что все зависимости от состава электролита являются нелинейными. Результаты могут быть использованы в технологии производства гадолиния и его соединений и для уточнения структуры исследованных расплавленных солевых смесей.

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА

бинарные системы, трихлорид гадолиния, хлориды натрия и калия, плотность, мольный объем, изотермы.

DOI: 10.1134/S023501061904011X

Рафинирование расплавов технического кремния в электрическом поле в гелии

А. В. Кайбичев, И. А. Кайбичев

АННОТАЦИЯ

Рассмотрены распространенные способы очистки расплавов кремния. Обосновано удаление примесей в электрическом поле. Оценено влияние состава, температуры, чистоты гелия, прошедшего электричества и напряженности электрического поля. Установлено удаление многоатомных и многомолекулярных ионов в электрическом поле. Определен относительный вклад межэлектродного переноса и испарения в очистку кремния.

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА

испарение, межэлектродный перенос, расплав, полярность, атомная масса, ионы, очистка.

DOI: 10.1134/S0235010619040066

Вязкость жидкого алюмоматричного композита Al–7% Si + 5% Al2O3

А. Б. Финкельштейн, О. А. Чикова, М. Махмудзода, В. В. Вьюхин

АННОТАЦИЯ

Методом крутильных колебаний изучена кинематическая вязкость жидкого алюмоматричного композита (Al–7% Si + Al2O3), полученного методом продувки предварительно гидрогенизированного расплава кислородом, в сравнении с исходным сплавом. Фотометрическим методом выявлена доля оксидных частиц в алюминиевой матрице. Отмечено отсутствие ветвления политерм расплава композиционного материала, что связано с присущей ему микрогетерогенностью. Показана возможность прогнозирования вязкости композиционного материала по известным зависимостям с учетом осколочной формы частиц дисперсной фазы Полученные данные можно использовать для расчета литниковых систем.

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА

композиционный материал, частицы, дисперсионная среда, кинематическая вязкость, уравнение Эйнштейна, микрогетерогенность.

DOI: 10.1134/S0235010619040042