Журнал «РАСПЛАВЫ» №2, март – апрель 2026

Ионно-ковалентные расплавленные смеси хлоридов фосфора(V)  и серы(IV) с хлоридами поливалентных металлов

Салюлев А.Б.

Аннотация. Дан обзор наших и известных из литературы результатов экспериментальных исследований электропроводности и спектров комбинационного рассеяния света (КРС) бинарных расплавленных смесей хлоридов фосфора (V) и серы (IV) с хлоридами поливалентных металлов. Измерена впервые электропроводность расплавов на основе бинарных смесей PCl₅ с ZrCl₄, TaCl₅, MoCl₅, ZnCl₂, BeCl₂, AlCl₃, SnCl₄, TiCl₄ и GaCl₃ в зависимости от температуры и концентрации. Показано экспериментально, что электропроводность расплавов всех перечисленных молекулярных или полимерных индивидуальных хлоридов, имеющих очень низкую электропроводность, при смешении резко возрастает на 1–9 порядков, вплоть до величин ~0.1 См/см при 400°С, близких к имеющимся у типичных ионных расплавов. Сделан вывод о том, что резкое повышение электропроводности вызвано появлением в расплавленных смесях, в результате протекания реакций комплексообразования между исходными компонентами (индивидуальными хлоридами), в больших количествах заряженных частиц — комплексных ионов: PCl4+ и комплексных хлоридных анионов соответствующих поливалентных металлов. Состав комплексных ионов, образующихся в ряде бинарных расплавленных фосфор(V)-содержащих смесей, был установлен впервые нами in situ с помощью спектроскопии комбинационного рассеяния света (КРС). С помощью КРС-спектроскопии также впервые установлено, что при определенных условиях — в присутствие хлора (жидкого или газообразного при повышенных давлениях) в системах AlCl₃–SCl₄ и GaCl₃–SCl₄ в широких интервалах концентраций существуют расплавы, содержащие малоустойчивые ионы серы(IV). Структурными составляющими расплавленных смесей являются комплексные катионы SCl₃⁺ и анионы AlCl₄^ˉ, GaCl₄^ˉ, Al₂Cl₇ˉ, Ga2Cl₇ˉ или молекулы Al₂Cl₆ и Ga₂Cl₆.

Ключевые слова: PCl₅, SCl₄, электропроводность, спектры КРС, расплавленные смеси, хлориды поливалентных металлов

DOI: 10.7868/S3034571526020012

Плотность скандия в твердом и жидком состояниях

Станкус С.В., Хайрулин Р.А.

Аннотация. В настоящее время скандий, как и ряд других редкоземельных металлов, имеет важное значение для создания новых материалов, без которых трудно представить развитие многих высокотехнологичных отраслей современной промышленности. В частности, легирование скандием алюминиевых сплавов существенно улучшает их прочностные свойства при сохранении низкой плотности. Разработка новых материалов и технологий их получения практически невозможна без знания комплекса физико-химических свойств их компонентов, среди которых важную роль играет плотность. Последняя важна не только как эксплуатационный параметр. Данные по плотности необходимы для определения ряда других свойств материалов. Анализ литературы позволяет сделать вывод, что исследование термических свойств скандия еще далеко от своего завершения. Расхождение данных по коэффициентам теплового расширения твердого скандия достигает 50%, а для расплава опубликованные результаты измерений различаются в два с половиной раза. С целью получения новых данных по термическим свойствам скандия методом просвечивания образцов узким пучком гамма-излучения измерены плотность и коэффициенты теплового расширения дистиллированного металла в интервале температур 293–2000 К. Определены относительные изменения плотности при плавлении и ГПУ–ОЦК структурном превращении. Погрешность измерения плотности оценивается в ± (0.05–0.5) %. Проведено сопоставление полученных результатов с имеющимися литературными данными. Получены аппроксимационные зависимости плотности от температуры, разработаны справочные таблицы термических свойств и оценены погрешности приведенных в них данных.

Ключевые слова: скандий, плотность, тепловое расширение, твердое тело, расплав, гамма-метод, эксперимент

DOI: 10.7868/S3034571526020022

Фазовые равновесия в четырехкомпонентной системе  SrF₂–SrCl₂–SrMoO₄–SrWO₄

Матвеев А.А., Гаркушин И.К., Сухаренко М.А., Мощенская Е.Ю. 

Аннотация. В работе проведено теоретическое и экспериментальное исследование четырехкомпонентной системы SrF₂–SrCl₂–SrMoO₄–SrWO₄. Координаты эвтектик в двухкомпонентных системах SrF₂–SrMoO₄, SrF₂–SrWO₄ ввиду тугоплавкости компонентов рассчитаны с использованием рядов MF₂–MMoO₄ и MF₂–MWO₄ (M — Ca, Sr, Ba). Наличие соединения конгруэнтного типа плавления SrF2·SrCl2 позволило разбить систему на симплексы и построить линейное древо фаз, включающее два стабильных тетраэдра SrF₂–SrF₂·SrCl₂–SrMoO₄–SrWO₄ и SrCl₂–SrF₂·SrCl₂–SrMoO₄–SrWO₄, соединяющихся между собой стабильным секущим треугольником SrF₂·SrCl₂–SrMoO₄–SrWO₄. Методом термогравиметрического анализа исследованы стабильные секущие SrF₂·SrCl₂–SrMoO₄, SrF₂·SrCl₂–SrWO₄ и определены координаты квазидвойных эвтектик. Методом дифференциального термического анализа выявлено наличие тройных эвтектик в системах SrF₂–SrCl₂–SrЭO₄ (Э — Mo, W). Вследствие изоморфности солей SrMoO₄ и SrWO₄ и образования непрерывного ряда твердых растворов SrMoxW(1-x)O₄ в стабильном секущем треугольнике кристаллизуются две фазы, а в стабильных тетраэдрах кристаллизуются по три фазы. тетраэдр составов включают в четыре объема кристаллизации — два объема исходных солей SrF₂, SrCl₂, объем соединения конгруэнтного плавления SrF₂·SrCl₂ и доминирующий объем кристаллизации непрерывного ряда твердых растворов SrMoxW(1-x)O₄. Полученные результаты могут быть использованы для получения электрохимическим путем молибдена, вольфрама, молибден-вольфрамовых сплавов, а также для выращивания монокристаллов SrMoxW(1-x)O₄.

Ключевые слова: четырехкомпонентная система, стабильные элементы, квазидвойная система, древо фаз

DOI: 10.7868/S3034571526020037

Восстановление оксида европия (III) литием в процессе электролиза расплава LiCl–Li₂O

Шишкин А.В., Шишкин В.Ю., Зайков Ю.П.

Аннотация. Для успешного использования пирохимических методов переработки ОЯт — отработанного ядерного топлива быстрых реакторов, с малым временем выдержки необходимо знать химическое поведение продуктов деления при проведении различных технологических операций. Одним из перспективных направлений переработки ОЯт БР, которое в последние годы активно развивается, является восстановление оксидов делящихся материалов литием в процессе проведения электролиза расплава LiCl–Li₂O при 923K. В качестве объекта восстановления может быть как оксидное топливо, так и нитридное после перевода его в оксидное. Среди продуктов деления большое место занимает группа лантаноидов, а также щелочноземельных металлов. Особое место занимает европий, который, в отличие от большинства редкоземельных металлов, образует устойчивые соединения в двухвалентном состоянии: EuCl₂ и EuO. По своему химическому поведению в солевых расплавах они очень схожи с соответствующими соединениями стронция и бария, которые в аналогичных условиях при восстановлении переходят в солевую фазу в виде оксихлоридных соединений. Задачей проведенных исследований было определить, в какой фазе будет находиться европий после восстановления литием: останется он в виде оксидов на катоде или перейдет в солевой расплав. Восстановление плотных таблеток Eu₂O₃ проводили в расплаве LiCl–Li₂O, насыщенном литием. Щелочной металл вводили в расплав в процессе электролиза солевого электролита в количестве, существенно превышающем необходимое, для восстановления оксида европия (III) до оксида европия (II). В процессе восстановления отбирали пробы солевого электролита. Восстановленные образцы и застывший солевой плав исследовали современными аналитическими методами на элементный и фазовый состав. Показано, что таблетки Eu₂O₃ восстанавливаются до монооксида европия, который растворяется в электролите. Степень восстановления оксида европия (III) до двухвалентного пропорциональна количеству пропущенного электричества. Максимальная концентрация европия, растворившегося в расплаве, достигает 0.9 мас. %.

Ключевые слова: европий, отработанное топливо быстрых реакторов, пирохимическая переработка

DOI: 10.7868/S3034571526020046

Спекание прессованных порошков алюминия, обработанных формиатом железа

Шевченко В.Г., Попов Н.А., Еселевич Д.А.

Аннотация. Методами рентгеновского анализа, эллипсометрии и электронной микроскопии изучены фазовый состав и структура композиционных материалов на основе порошков Al, обработанных раствором Fe(OH)(HCOO)2 различной концентрации. Модифицированные порошки компактированы в виде таблеток и спечены при температурах до 800°С на воздухе и в гелии. Показано, что морфология и характер роста оксидной пленки при термическом окислении образца, содержащего 5% Fe2O3, значительно отличается от образцов с 2%Fe2O3 и исходным порошком. Установлено, что нанесение на поверхность частиц порошка Al 5% модификатора повышает его устойчивость к термическому окислению при температурах до 550°С. Выше температуры плавления алюминия α-Fe2O3 вступает с ним в термитное взаимодействие с формированием фазы Al13Fe4, повышающей твердость полученных материалов.

Ключевые слова: порошки алюминия, модификация, формиат железа, микро-

структура, композиты, микротвердость

 DOI: 10.7868/S3034571526020057

Влияние азота на формирование микроструктуры износостойких покрытий системы Fe–C–Cr–Mn

Нефедьев С.П., Емелюшин А.Н., Дёма Р.Р., Григоренко Е.Д., Гынгазов С.А., Латыпов О.Р. 

Аннотация. Азот находит все большее применение в России и за рубежом в качестве легирующего элемента в сплавах и покрытиях на основе железа. Являясь активным аустенитизатором, азот позволяет более экономно легировать сплавы никелем, кобальтом и марганцем. Возможность производить дисперсионное упрочение структуры наряду с твердорастворным упрочнением металлической основы приводит к получению большого разнообразия структурно-фазовых состояний сплавов и различных упрочняющих фаз, что обеспечивает применимость азота и в износостойких материалах. В настоящей работе исследовалось влияние азота на формирование микроструктуры износостойких покрытий системы Fe–C–Cr–Mn. Данная система легирования является классической основой для износостойких и ударостойких покрытий. Однако потенциал этой системы легирования остается не до конца раскрытым в связи со склонностью к повышению хрупкости при увеличении содержания углерода и хрома. Физические и эксплуатационные свойства покрытий этой системы легирования определяются во многом содержанием азота и отношением азота к хрому и марганцу т.е. отношением Ni_экв/Cr_экв.

Ключевые слова: микроструктура, износостойкость, азот, легирование азотом, плазменная наплавка, содержание азота, соотношение Ni_экв/Cr_экв, упрочняющая фаза, аустенит

DOI: 10.7868/S3034571526020063