Журнал «РАСПЛАВЫ» №6, ноябрь – декабрь 2025

Содержание

Выпуск посвящен 100-летию со дня рождения академика А.Н. Барабошкина

ЭЛЕКТРОКРИСТАЛЛИЗАЦИЯ В РАСПЛАВЛЕННЫХ СОЛЯХ: К 100-ЛЕТИЮ СО ДНЯ РОЖДЕНИЯ АКАДЕМИКА АЛЕКСЕЯ НИКОЛАЕВИЧА БАРАБОШКИНА Гришенкова О.В., Семерикова О.Л. Алексей Николаевич Барабошкин — выдающийся ученый-электрохимик, академик АН СССР, один из ведущих ученых ХХ в. в области высокотемпературной электрохимии и физической химии расплавленных солевых сред. В статье отражены некоторые факты биографии А.Н. Барабошкина и главные направления и результаты его научной деятельности, которые внесли весомый вклад в развитие теории и практики электрокристаллизации в расплавленных солях. Особое внимание в его трудах было уделено разработке теории электрохимического фазообразования, глубокому изучению механизмов и кинетики этого процесса, а также поиску и обоснованию условий формирования сплошных чистых осадков с определенной структурой и ориентацией зерен. Результаты, полученные А.Н. Барабошкиным и руководимым им коллективом, способствовали разработке и эффективному внедрению технологий электролитического осаждения тугоплавких и платиновых металлов, в том числе электрорафинирования, нанесения жаро- и коррозионностойких покрытий на различные металлические подложки и гальванопластического получения изделий сложной формы. Ключевые слова: Институт электрохимии УФАН СССР, Институт высокотемпературной электрохимии УрО РАН, научная школа, электрохимия, электроосаждение, расплавы солей, гетерогенное зародышеобразование, благородные металлы, тугоплавкие металлы, сплавы, оксидные бронзы, гальванопластика DOI: https://doi.org/10.7868/S3034571525060017		Расплавы. 2025;(6):557–568
ЭЛЕКТРОРАФИНИРОВАНИЕ ТИТАНА В ХЛОРИДНО-ФТОРИДНЫХ РАСПЛАВАХ ЩЕЛОЧНЫХ МЕТАЛЛОВ БЕЗ И С ДОБАВКАМИ ФТОРИДА МАГНИЯ Ветрова Д.А., Кузнецов С.А. Методом электрорафинирования получены порошки титана в расплаве NaCl-KCl-NaF(10 мас.%)–K₂TiF₆(7 мас.%)–Ti без и с добавкой фторида магния (MgF₂). Определено влияние температуры и катодной плотности тока на катодный выход по току. Установлено, что выход по току процесса электрорафинирования титана в хлоридно-фторидных расплавах увеличивается при введении в расплав катионов Mg²⁺. Анализ гранулометрического состава порошков, полученных в расплавах различного состава, показал, что дисперсность полученных порошков титана уменьшается при введении в расплав сильнополяризующих катионов. Изучено влияние параметров электролиза и температуры на крупность получаемых порошков в хлоридно-фторидных расплавах различного состава. Установлено, что при электрорафинировании титана в хлоридно-фторидном расплаве NaCl-KCl-NaF–K₂TiF₆–Ti уменьшается содержание примесей в металле, причем установлено более низкое содержание примесей в порошках титана, полученных в расплаве с добавкой фторида магния. Сравнительный анализ процесса электрорафинирования в хлоридно-фторидном расплаве с добавкой фторида магния (NaCl-KCl-NaF–K₂TiF₆–Ti–MgF₂) показал преимущества данного расплава по сравнению с солевой системой, не содержащей соли магния. Эти преимущества обусловлены большим выходом по току, получением менее дисперсных порошков и меньшим содержанием примесей в получаемом металле. В результате выполнения работы выбран оптимальный состав электролита (NaCl-KCl-NaF (10 мас.%)–K₂TiF₆ (7 мас.%)–Ti–MgF₂ (1.4 мас.%)) и параметры процесса электрорафинирования (i = 100 мА/см²; T = 1023–1073 К). В указанных условиях получен титан чистотой 99.73%. Ключевые слова: расплавы, электрорафинирование, порошки титана, хлоридно-фторидные расплавы DOI: https://doi.org/10.7868/S3034571525060029		Расплавы. 2025;(6):569–581
ВЫБОР УСЛОВИЙ ПОЛУЧЕНИЯ СПЛАВОВ ЭЛЕКТРОЛИЗОМ ХЛОРИДНЫХ РАСПЛАВОВ Исаков А.В., Аписаров А.П., Гришенкова О.В. Получение сплавов электролизом расплавленных солей является важной научно-технической задачей. Разработка критериев рационального выбора условий соосаждения металлов в электрохимической ячейке с растворимыми анодами способствует решению задачи управляемого электроосаждения сплавов. В настоящей работе предложен подход, основанный на сравнении равновесных потенциалов для двух пар ион металла/металл (Aⁿ⁺/A и B^m+/B) для нахождения исходных параметров электролиза (соотношения концентраций и рабочей температуры). Теоретический анализ указывает на существование областей термодинамического равновесия для пар Aⁿ⁺/A и B^m+/B в расплаве-растворителе при определенном соотношении концентраций ионов Aⁿ⁺ и B^m+. Проведено сравнение экспериментальных и расчетных значений равновесных потенциалов для широкого круга металлов в расплаве на основе эквимольной смеси NaCl–KCl, содержащем 1 мол.% осаждаемых ионов, при 1000 K. Построены диаграммы Венна—Эйлера для пар Ni²⁺/Ni, Mo³⁺/Mo, Cr²⁺/Cr, Pd²⁺/Pd, Rh³⁺/Rh, Ru³⁺/Ru и Ir³⁺/Ir в интервале температур от 948 до 1123 K и концентраций ионов в расплаве от 0.1 до 2 мол.%. Рассчитаны области равновесия в системах Ni²⁺/Ni и Mo³⁺/Mo, Pd²⁺/Pd и Rh³⁺/Rh, Ru³⁺/Ru и Ir³⁺/Ir. Показано, что при понижении температуры области равновесия расширяются для исследованных пар благородных металлов, но сужаются для никеля и молибдена. Практическое применение данного метода для конкретной системы требует учета дополнительных данных о температуре ликвидуса и давлении пара расплава для ограничения области равновесия слева и справа соответственно. Ключевые слова: электроосаждение, расплавленные соли, равновесный потенциал, металлы, сплавы DOI: https://doi.org/10.7868/S3034571525060037		Расплавы. 2025;(6):582–594
ЭЛЕКТРООСАЖДЕНИЕ КРЕМНИЯ НА СЕРЕБРЕ В РАСПЛАВЕ LiCl-KCl-CsCl-K₂SiF₆ Парасотченко Ю.А., Суздальцев А.В. Кремний находит широкое применение в различных областях, включая микроэлектронику и использование в современных литий-ионных аккумуляторах повышенной мощности. Для последних требуется кремний в виде наноразмерных и субмикронных частиц, либо в виде тонких сплошных пленок. Полученные ранее результаты литирования электроосажденных кремниевых пленок на стеклоуглероде указывают на необходимость подбора подложки для кремниевых осадков. В качестве модельной подложки можно рассматривать серебряную подложку, с которой кремний не взаимодействует. В настоящей работе при помощи вольтамперных измерений изучена кинетика и механизм катодного процесса на серебряной подложке в легкоплавком расплаве LiCl-KCl-CsCl-K₂SiF₆ с температурой 550°C. В результате исследований показано, что исследуемый процесс протекает в две стадии, кинетику которых характеризуют катодные пики при потенциале около 0 В и при потенциале отрицательнее –0.15 В относительно потенциала кремниевого квазиэлектрода сравнения. На основании диагностических критериев показано, что исследуемый процесс является необратимым. Из вольтамперных зависимостей по уравнению для необратимого электрохимического процесса оценен коэффициент диффузии электроактивных ионов, который для второго пика составил 1.2·10^-6 см²/с. На основании вольтамперных измерений подобраны параметры и проведено электроосаждение кремния на серебряные подложки в гальваностатическом, потенциостатическом и гальваноимпульсном режиме. В гальваностатическом режиме получены несплошные осадки, состоящие из сферолитных частиц диаметром до 500 нм. В потенциостатическом и гальваноимпульсном режиме получены объемные осадки, состоящие из частиц аналогичной формы, полностью покрывающих серебряную подложку, на которых затем происходит рост дендритов определенной геометрической формы. При помощи рентгенофазового и микрорентгеноспектрального анализа сделано подтверждение, что в кремниевом осадке отсутствуют фазы силицидов серебра, однако, на поверхности кремния присутствуют элементы, содержащиеся в электролите, а также небольшое количество кислорода. Полученные результаты необходимы для поиска условий получения осадков кремния в виде тонких пленок и в виде осадков с развитой поверхностью. Ключевые слова: кремний, расплав, LiCl-KCl-CsCl, вольтамперометрия, электроосаждение, морфология DOI: https://doi.org/10.7868/S3034571525060049		Расплавы. 2025;(6):595–610
ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ЦИКЛИЧЕСКИХ ВОЛЬТАМПЕРОГРАММ ПРИ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОМ РОСТЕ И РАСТВОРЕНИИ МАССИВА ЗАРОДЫШЕЙ НОВОЙ ФАЗЫ Гришенкова О.В., Косов А.В., Семерикова О.Л. Разработка методов исследования начальных стадий электрокристаллизации важна как для развития фундаментальных представлений о механизмах и кинетике фазообразования, так и для определения оптимальных условий получения электролитических осадков заданной структуры и морфологии. Теоретические модели, предназначенные для изучения закономерностей процессов нуклеации и роста новой фазы при переменном пересыщении (перенапряжении), в большинстве случаев не учитывают взаимное влияние зародышей при множественной нуклеации. Для воссоздания приближенных к практике условий необходимы модели, более реалистично воспроизводящие конкуренцию зародышей за осаждаемые ионы. В этой работе представлена математическая модель и результаты численного моделирования диффузионно-контролируемого роста и растворения зародыша внутри большого гексагонального ансамбля в условиях циклической развертки потенциала. Рассчитаны профили концентрации в различные моменты времени, циклические вольтамперограммы (ЦВА) и зависимости размера полусферического зародыша от перенапряжения. Теоретически обоснованы нестационарные эффекты и изменение токового отклика при изменении параметров процесса. Показано, что уменьшение скорости развертки, увеличение потенциала реверса и численной плотности зародышей на электроде приводит к постепенной трансформации катодной части ЦВА от нуклеационной петли до катодного пика вследствие усиления взаимного влияния соседних зародышей и приближения к условиям полубесконечной линейной диффузии ко всей поверхности электрода. При постоянном потенциале реверса максимальный размер зародышей тем больше, чем ниже скорость развертки и их численная плотность. Результаты расчета качественно согласуются с типично регистрируемыми при экспериментальном изучении начальных стадий электрокристаллизации металлов. Ключевые слова: электроосаждение, расплавленные соли, диффузионно-контролируемый рост, циклическая вольтамперометрия, нуклеационная петля DOI: https://doi.org/10.7868/S3034571525060059		Расплавы. 2025;(6):611–622
ИЗВЛЕЧЕНИЕ НЕОДИМА ИЗ СПЛАВА NdFeB В СОЛЕВЫХ РАСПЛАВАХ Стулов Ю.В., Попова А.В., Кузнецов С.А. Исследовано взаимодействие сплава NdFeB с расплавом NaCl-KCl в присутствии CoCl₂ в широком интервале температур и показано, что хлорид кобальта выщелачивает неодим, железо и бор из сплава NdFeB. Установлено, что процесс выщелачивания протекает в два этапа. На первом этапе, который продолжается пока в расплаве присутствуют катионы кобальта, из сплава в расплав переходят катионы железа, бора и неодима. Трихлорид бора испаряется из расплава и конденсируется в верхней части электрохимической ячейки. На втором этапе катионы железа участвуют в выщелачивании неодима и бора из сплава. Расплав при этом самопроизвольно очищается от железа. Анализ кинетических зависимостей выявил, что скорость извлечения неодима практически не зависит от содержания кобальта и железа в расплаве. По всей видимости, процесс в целом лимитируется диффузией неодима от поверхности образца NdFeB, поскольку значения коэффициентов диффузии для неодима в 2–3 раза меньше, чем для кобальта и железа. Показано, что степень извлечения неодима из NdFeB уменьшается с повышением температуры процесса, что хорошо согласуется с выполненными расчетами температурной зависимости изобарно-изотермического потенциала реакций взаимодействия Nd, Fe и B с хлоридом кобальта. В результате предложена принципиальная схема по переработке вышедших из употребления магнитов на основе сплава NdFeB с использованием расплавленных солей. Ключевые слова: неодимовый магнит, NdFeB, неодим, расплавленные соли, вольтамперометрия, электрохимия кобальта, термодинамические расчеты, выщелачивание неодима DOI: https://doi.org/10.7868/S3034571525060064		Расплавы. 2025;(6):623–639
ТЕПЛОВЫЕ СВОЙСТВА ЖИДКОМЕТАЛЛИЧЕСКИХ ТЕПЛОНОСИТЕЛЕЙ НА ОСНОВЕ ЛИТИЯ, СВИНЦА И ВИСМУТА Терехов С.В. Современные представления о развитии энергетического сектора России связаны с проектированием и технической реализацией термоядерных реакторов на быстрых нейтронах. Для этих энергетических установок предлагают в контурах охлаждения тепловыделяющих элементов и теплоотдачи использовать тритий-воспроизводящие жидкие расплавы двух- и трехкомпонентных систем, содержащих висмут, свинец и литий. Позитивными характеристиками этих расплавов являются высокая температура испарения, возможность повышения температуры рабочей зоны при практически неизменном давлении, уменьшение габаритов реактора и другие качества, определяемые теплофизическими свойствами чистых компонентов. Поэтому в данной работе функции, полученные в авторской модели сосуществования в локально-равновесной области двух идеальных фаз с разными параметрами порядка, применены для аппроксимации массивов экспериментальных данных по теплофизическим характеристикам лития, свинца, висмута и их сплавов. В отличие от ранее используемых подходов (электрон-фононная модель, интерполяция данных степенными полиномами и другие) предложенная модель описывает с помощью непрерывной функции возрастание теплоемкости при увеличении температуры; с единых позиций моделирует пик теплопроводности в окрестности абсолютного нуля и ее дальнейшие изменения. Модель с малыми погрешностями отображает на температурных зависимостях особенности в виде конечных скачков, пиков и ям с округлыми и острыми вершинами. Она позволяет провести адекватное моделирование удельного электросопротивления, а также получить достаточно хорошие оценки теплофизических свойств сплавов, исходя из данных об аналогичных характеристиках их компонентов. В работе установлена схожесть теплофизических свойств бинарной эвтектической системы висмут-свинец и тройного расплава висмут-свинец-литий. Также продемонстрированы изменения теплофизических свойств чистых металлов при их смешении. Ключевые слова: жидкометаллические теплоносители, теплоемкость, коэффициент теплопроводности, коэффициент теплового линейного расширения, плотность DOI: https://doi.org/10.7868/S3034571525060079		Расплавы. 2025;(6):640–659
СТЕКЛА ДЛЯ СОЕДИНЕНИЯ КЕРАМИКИ НА ОСНОВЕ Al₂O₃ И MgO Никонорова В.А., Кучугуров А.В., Ерпалов М.В. Соединение керамических изделий из оксидов магния и алюминия является сложной задачей ввиду существенной разницы в значениях температурного коэффициента линейного расширения (ТКЛР) материалов. Фактическая разница в ТКЛР сочленяемых компонентов составляет 5 · 10^-6 K^-1. В данной работе исследована возможность применения силикатных стекол для соединения керамических изделий на основе оксида магния и оксида алюминия, так как свойства стекол могут быть адаптированы к конкретным материалам путем выбора соответствующих компонентов и их пропорций. Герметики на основе стекол дешевы в изготовлении, демонстрируют приемлемую стабильность в окислительных и восстановительных средах, обладают хорошей адгезией и смачиваемостью. Для соединения керамических изделий из оксида магния и оксида алюминия разработано четыре состава стекол с добавками оксидов щелочных и щелочноземельных металлов. Определены их температурный коэффициент линейного расширения, температуры стеклования и размягчения. Температура стеклования стекол находится в диапазоне 458–613°C. Температура размягчения стекол составила от 504°C до 687°C. Температура эксплуатации керамического соединения составляет 650°C, поэтому стекло должно обладать температурой размягчения (T_s) в диапазоне 650–680°C. Стеклогерметики 930 и 6515 имеют низкую температуру размягчения и не могут быть использованы при температуре эксплуатации 650°C. Проведены опытные склейки образцов из Al₂O₃ и MgO с использованием стекол 508 и 509. Соединение керамических деталей из оксида алюминия и магния с применением стеклогерметика 509 показало неудовлетворительные результаты. Установлено, что герметичное соединение сочленяемых компонентов возможно с применением стеклогерметика 508 с добавками оксидов щелочных и щелочноземельных металлов. Ключевые слова: стеклогерметик, керамика, температурный коэффициент линейного расширения, ТКЛР, температура стеклования, температура размягчения DOI: https://doi.org/10.7868/S3034571525060081		Расплавы. 2025;(6):660–668
ПЛОТНОСТЬ, ЭЛЕКТРОСОПРОТИВЛЕНИЕ И МАГНИТНАЯ ВОСПРИИМЧИВОСТЬ СПЛАВА FeNiSiBNb В ТВЕРДОМ И ЖИДКОМ СОСТОЯНИЯХ Русанов Б.А., Сидоров В.Е., Попель П.С., Сабирзянов А.А., Петрова С.А., Русанова А.И., Шуняев К.Ю., Чугунов П.А. Металлические сплавы в аморфном (неупорядоченном) и нанокристаллическом состояниях, которые обладают отличительными электрическими, магнитными и механическими свойствами по сравнению с существующими кристаллическими аналогами, необходимы для создания современных сердечников трансформаторов и элементов других магнитных и электрических устройств. Формирование аморфного состояния в металлических сплавах является одним из способов получения материалов нового поколения. Вышеуказанными свойствами характеризуются аморфные и нанокристаллические многокомпонентные сплавы на основе железа, никеля и кобальта с малыми добавками бора и кремния. Наряду с этим получение аморфного состояния в большинстве случаев связано с закалкой из расплава при высоких температурах, таким образом, данные о физических свойствах исходных сплавов, в том числе в жидком состоянии, имеют важное значение, однако на сегодняшний день они представлены в литературе лишь фрагментарно. В настоящей работе исследования структура методом дифракции рентгеновских лучей и физические свойства (плотность, электрическое сопротивление и магнитная восприимчивость) многокомпонентного сплава Fe₃₉Ni₃₉B₁₉Si₃Nb₄ в широком интервале температур, включая жидкое состояние. Показано, что при комнатной температуре сплав представляет собой многофазную композицию, основу которой составляет соединение (при более высоких температурах – твердый раствор) Fe_0.75Ni_0.25 (до 91,3 %), а также несколько бинарных соединений с бором и кремнием: FeB, NbB₂, Ni₆Si₂B, Ni₃B. Установлено, что в жидком состоянии сплав характеризуется монотонными изменениями свойств, при этом в области температуры 1425 K происходит смена наклона температурных зависимостей плотности и электросопротивления. Температурные зависимости магнитной восприимчивости в жидком состоянии имеют гладкий вид и могут быть описаны обобщенным законом Кюри–Вейсса. Из экспериментальных данных рассчитаны эффективный магнитный момент, приходящейся на атом сплава, парамагнитная температура Кюри и плотность электронных состояний на уровне Ферми. Установлено, что между атомами в расплаве существует сильное химическое взаимодействие. Ключевые слова: многокомпонентные сплавы, железо, плотность, электрическое сопротивление, магнитная восприимчивость DOI: https://doi.org/10.7868/S3034571525060093		Расплавы. 2025;(6):669–679
ОСОБЕННОСТИ СТРУКТУРЫ И СВОЙСТВ В РАСПЛАВЕ Ga₇₀Bi₃₀ КРИТИЧЕСКОГО СОСТАВА: ЭКСПЕРИМЕНТ И МЕТОД МОЛЕКУЛЯРНОЙ ДИНАМИКИ Филиппов В.В., Балякин И.А., Юрьев А.А., Гельчинский Б.Р. Температурная зависимость динамической вязкости расслаивающегося расплава критического состава Ga₇₀Bi₃₀ измерена методом затухающих крутильных колебаний в режиме непрерывного охлаждения со скоростью 3 K/мин от 1200 K до критической температуры T_c и со скоростью 0.5 K/мин от 600 K до T_c. Установлено, что вязкость данного расплава отклоняется от зависимости Арреннуса в интервале на 14 K выше критической точки. Молекулярно-динамическое моделирование расплава Ga₇₀Bi₃₀ проведено с использованием ИНС-потенциала. Начальный тренировочный набор получен методом ab initio МД для ячейки из 500 частиц в пакете VASP. Конечный тренировочный набор получен с помощью активного машинного обучения в пакете DPGEN. На базе этих данных был обучен ИНС-потенциал в пакете DeePMD. Далее этот потенциал использовался для моделирования в пакете LAMMPS для системы из 13500 частиц с шагом 2.5 фс. Полученный потенциал был использован для расчета парциальных парных корреляционных функций, парциальных координационных чисел, коэффициентов диффузии и плотности расплава критического состава Ga₇₀Bi₃₀. Парциальные функции радиального распределения, плотность и коэффициенты диффузии рассчитаны в изотермическом режиме в интервале от 300 до 1300 K с шагом 200 K. Парциальные координационные числа получены в режиме непрерывного охлаждения со скоростью 10¹¹ K/с на интервале 400–800 K. Обнаружено аномальное поведение парциальных координационных чисел, которое начинается при температуре очень близкой к критической точке. Аномалии также установлены на парциальных функциях радиального распределения вблизи критической температуры. На температурных зависимостях рассчитанных коэффициентов диффузии не выявлено каких-либо особенностей. Ключевые слова: расслаивающийся расплав, Ga-Bi, ab initio молекулярная динамика, потенциал искусственных нейронных сетей, метод крутильных колебаний, вязкость DOI: https://doi.org/10.7868/S3034571525060106		Расплавы. 2025;(6):680–690
СТРУКТУРНЫЕ И КИНЕТИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ГИДРИРОВАНИЯ ПЕРЕОХЛАЖДЕННЫХ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ РАСПЛАВОВ И АМОРФНЫХ СПЛАВОВ Полухин В.А., Эстемирова С.Х. В настоящем обзоре рассматриваются современные представления о влиянии водорода на процессы аморфизации, структурную эволюцию и фазообразование в переохлажденных металлических расплавах и аморфных сплавах. Проведен всесторонний анализ фундаментальных механизмов взаимодействия водорода с металлической матрицей на атомном уровне. Обобщены обширные экспериментальные и теоретические данные, демонстрирующие ключевую роль водорода в модификации локальной атомной структуры: изменении координационных чисел, трансформации ближнего порядка и стимулировании образования политетраздрических кластерных комплексов. Детально исследованы механизмы формирования водородсодержащих структур и их влияние на физико-химические свойства материалов. Особое внимание уделено влиянию водорода на параметры диффузии, температурные интервалы фазовых превращений и механизмы когерентной нанокристаллизации, включая образование квазикристаллических фаз. Представлены результаты изучения кинетики структурных превращений в водородосодержащих системах. Описаны особенности процесса стеклования в присутствии водорода, а также комплексные термодинамические и кинетические эффекты легирования. Рассмотрены закономерности формирования метастабильных фаз и их эволюция при различных условиях термообработки. Обзор подчеркивает значительный потенциал управляемого гидрирования и легирования для целенаправленного контроля структуры и функциональных свойств металлических стекол. Обсуждаются перспективы создания инновационных материалов с улучшенными эксплуатационными характеристиками. Особое внимание уделяется разработке водородостойких мембранных материалов нового поколения и высокоэффективных катализаторов для водородной энергетики, что имеет важное значение для развития современных технологий водородной экономики. Представленные результаты могут служить основой для дальнейшего развития фундаментальных исследований и практической реализации перспективных материалов с заданными свойствами. Ключевые слова: аморфные сплавы, переохлажденные расплавы, водород, стеклование, диффузия, ближний порядок, кластерная структура, икосаэдр, квазикристаллы, термодинамика, кинетика, наноструктурирование, легирование, гидрирование DOI: https://doi.org/10.7868/S3034571525060116		Расплавы. 2025;(6):691–706
ИССЛЕДОВАНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК ПОРОШКА Ti-C ПОЛУЧЕННОГО МЕТОДОМ ПЛАЗМОХИМИЧЕСКОГО СИНТЕЗА С СВЧ-ВОЗДЕЙСТВИЕМ Балахонов Д.И., Дворник М.И., Николенко С.В. В статье рассматривается текущее состояние и перспективы развития российского рынка титана и его производных, в частности карбида титана (TiC). Карбид титана, обладающий выдающимися механическими свойствами, находит широкое применение в различных индустриальных сферах, включая производство режущих инструментов и высокотемпературных материалов. В обзорной части статьи описаны различные методы получения TiC, включая высокотемпературное спекание и плазменные технологии, что позволяет составить общую картину технологических и научных подходов к получению и оптимизации производственных процессов, и повышению качества конечного продукта. В исследованиях для получения карбида титана выбран подход с применением низкотемпературной плазмы, испытывающей дополнительное воздействие СВЧ-излучения, реализованное в комбинированной лабораторной установке. Для модельного эксперимента применялся чистый оксид титана и различные углеродсодержащие материалы – карбидизаторы. В проведенных исследованиях показан подход применения полиномиальной нейросетевой модели (ПНМ), позволяющий оптимизировать параметры плазмохимического синтеза (ПХС), и повысить качественные и количественные характеристики получаемого продукта, от изменения входных условий процесса. Дополнительные инструменты в исследованиях, например, метод конечных элементов, позволил получить первичные данные для начального обучения ПНМ, а именно вносить зависимости физических показателей процесса ПХС. Полученные экспериментальные зависимости позволили переобучить и настроить ПНМ, что по средствам адаптивного обучения позволяет корректировать режимы установки. В будущем ПНМ поможет улучшить процесс ПХС и характеристики получаемого материала, повысить производительность оборудования вплоть до изменения конструктивных особенностей отдельных элементов, таких как плазмотрон. Приведены результаты химического и спектрального анализа продуктов синтеза, состоящих преимущественно из карбида титана. Произведён анализ изменения состава и структуры полученных продуктов синтеза после высокотемпературного плазменного воздействия. Результаты исследований подчеркивают важность поиска и совершенствования технологических подходов получения и производства тугоплавких соединений, например, карбида титана с заданными свойствами, что позволит в будущем обеспечить успешное развитие и оперативное развёртывание российских производственных полигонов. Ключевые слова: плазменный поток, синтез, карбид титана, полиномиальная нейросеть, диоксид титана, СВЧ-поток, углерод DOI: https://doi.org/10.7868/S3034571525060125		Расплавы. 2025;(6):707–728

Журнал «РАСПЛАВЫ» №5, сентябрь – октябрь 2025

СОДЕРЖАНИЕ

Влияние адсорбции галогенид-ионов на емкость иридиевого электрода в солевых расплавах Кириллова Е.В. Адсорбционную активность иридиевого электрода в расплавах хлоридов и бромидов натрия, калия и цезия, иодидов натрия и калия оценивали по зависимости формы и положения емкостной кривой от катион-анионного состава электролита, частоты переменного сигнала и температуры. Во всем исследованном диапазоне температуры, частоты и электрической поляризации кривые емкости имеют сложный вид с двумя основными минимумами и максимумом между ними. Во многих случаях на кривых появляется дополнительный (третий) и даже четвертый минимум в промежутке между основными двумя. Положение как минимумов, так и максимумов емкости зависит от радиуса катиона и аниона соли. Для температуры 1093K приведены зависимости положения основного максимума емкости от радиуса катиона и аниона, в диапазоне частоты переменного сигнала 3·10⁰–1·10⁴Гц. Предложен подход, согласно которому потенциал максимума емкостной кривой твердого металлического электрода в ионных расплавах, содержащих способные специфически адсорбироваться анионы, можно рассматривать как критический потенциал адсорбционного перехода. Отрезок емкостной кривой ΔEот катодного потенциала минимума емкости, соответствующего классическому минимумуемкости, до максимума емкости можно рассматривать как диапазон потенциалов, в котором закономерности изменения свойств двойного электрического слоя подчиняются модели Гуи–Чепмена–Штерна. При дальнейшем смещениив положительную сторону в точке критического потенциала электростатический механизм адсорбции переходит в стадию химической адсорбции, с переносом части анионов из солевой фазы на электрод и образованием комплексных соединений. Величина ΔEможет служить оценкой влияния специфической адсорбции галогенид-ионов на форму емкостной кривой. Ключевые слова: иридий, галогениды щелочных металлов, емкость, двойной электрический слой, адсорбция DOI: https://doi.org/10.31857/S0235010625050015 DOI: 10.7868/S30345715250501e2		Расплавы. 2025;(5):421-429 Melts 335-341
Случайные двухмерные ансамбли многоугольных частиц: уплотнение и статистико-геометрические свойства Шубин А.Б. В работе исследованы плотности и статистико-геометрические характеристики случайных упаковок правильных многоугольников (с числом углов от 3 до 21) на плоскости. Начальный ансамбль генерировали методом случайной последовательной адсорбции (random sequential adsorption, RSA). Предложен алгоритм уплотнения (densification) упаковки, который является модификацией способа Любашевского–Стиллинджера (Lubachevsky-Stillinger, LS). Конечный ансамбль получали путем поэтапного увеличения линейных размеров двухмерных частиц при фиксированной плотности квадратного «бокса». Статистико-геометрические характеристики и плотность упаковки конечного ансамбля (при заданном числе углов полигонов) для данного алгоритма практически не зависят от количества частиц (при их общем числе порядка 10⁴иболее). Получены данные о парных корреляционных функциях, проанализированы закономерности их эволюции в широком диапазоне плотностей упаковки ансамбля. При плотности (доле площади, занятой частицами), превышающей 0.65–0.70 в указанных функциях возникают характерные особенности, указывающие на структурный переход, аналогичный стеклованию (glass transition) в системе жестких дисков. Дальнейшее уплотнение приводит к частичной «кристаллизации», которая (при плотностях выше 0.80) хорошо заметна как на визуализированных изображениях самого ансамбля, так и на графиках корреляционных функций. В целом эволюция корреляционных функций жестких дисков и полигонов (особенно при числе углов, большем 6) демонстрирует ряд общих закономерностей. Данные этой работы хорошо согласуются с результатами других исследований, которые были получены с использованием кардинально других алгоритмов уплотнения (осаждение под действием гравитационной силы). Это позволяет сделать вывод о том, что различные алгоритмы получения случайных 2D-ансамблей, как правило, приводят в итоге к близким результатам. По-видимому, общие структурные особенности случайных двухмерных систем выпуклых частиц хорошо воспроизводятся при разных способах их генерации (включая компьютерное и «натурное» моделирование). Ключевые слова: случайная упаковка, уплотнение, статистико-геометрические свойства, ансамбль, многоугольник, жесткий диск, максимальная плотность, парная корреляционная функция DOI: https://doi.org/10.31857/S0235010625050027		Расплавы. 2025;(5):430-443
Зависимость излучения жидких металлов пятого периода от нормированной энтропии Косенков Д.В., Сагадеев В.В. В работе предложен универсальный подход к описанию теплового излучения расплавленных d-металлов пятого периода Периодической системы (иттрий, цирконий, ниобий, молибден, родий, палладий) на основе метода размерностного анализа с использованием π-теоремы Бекингема. Ключевым результатом исследования является сведение сложного математического описания плотности потока теплового излучения к единственной безразмерной переменной – отношению молярной энтропии к универсальной газовой постоянной (S/R). Принципиально это позволяет значительно упростить анализ излучательных характеристик металлов в жидкой фазе. Более того, предложенная методика демонстрирует высокую универсальность и воспроизводимость для всей исследованной группы элементов. Методология включает нормировку теплового потока при фиксированном значении S/R = 14, соответствующем характерному уровню энтропийного беспорядка расплавов исследуемых металлов. Для учета температурной зависимости плотности металлического расплава введен приведенный поток излучения, который компенсирует изменение плотности с ростом температуры. Установлено, что логарифм отношения приведенного потока излучения к индивидуальному масштабному потоку (определенному для каждого металла при S/R = 14) подчиняется экспоненциальной зависимости. Полученная универсальная корреляция демонстрирует высокую степень согласованности (R² ≥ 0,98) для всей группы рассмотренных элементов периода, что подтверждает ее статистическую значимость. Значения теплового излучения, рассчитанные по предложенной зависимости, хорошо согласуются с экспериментальными данными и результатами аппроксимации, показывая средние отклонения около 4,3%. Интересно, что нормированный масштабный поток изменяется периодически с увеличением атомного номера, причем наблюдаемая периодичность коррелирует с поведением поверхностного натяжения при температуре плавления. Это указывает на общую структурно-энергетическую природу факторов, определяющих как излучательные, так и поверхностные свойства расплавов. Разработанный подход обеспечивает надежное прогнозирование излучательной способности жидких d-металлов в условиях отсутствия экспериментальных данных и открывает новые возможности для моделирования сложных многокомпонентных металлических систем. Полученные результаты имеют важное значение для прикладных задач в металлургии, материаловедении и теплофизике, включая разработку новых сплавов и оптимизацию высокотемпературных технологических процессов. Ключевые слова: жидкие металлы, излучательная способность, энтропия, d-металлы пятого периода, нормированная энтропия, размерный анализ, π-теорема Бекингема DOI: https://doi.org/10.31857/S0235010625050037		Расплавы. 2025;(5):444-454
Электронные спектры поглощения насыщенных растворов хлора в расплавленных хлоридах щелочных металлов в зависимости от температуры Колобов А.Ю., Потапов А.М., Хохлов В.А. Зарегистрированы электронные спектры поглощения насыщенных растворов хлора в расплавленных хлоридах щелочных металлов в интервале от температуры плавления соли до 1000°С. Для регистрации спектров использовали спектрофотометр СФ-26, переоборудованный для высокотемпературных измерений. Осветитель был отделен от основного корпуса и между осветителем и монохроматором была помещена силитовая высокотемпературная печь с окнами. Для проведения экспериментов были использованы кварцевые оптические ячейки с толщинами поглощающего слоя 0.8, 1.0 и 1.5 мм. Самая тонкая кювета (0.8 мм) была использована для регистрации спектра растворенного хлора в расплавленном хлориде цезия, так как растворимость хлора в нем максимальна и, соответственно, оптическая плотность такого расплава тоже максимальна. Найдено, что во всех солях спектр поглощения состоит из единственной широкой полосы поглощения с максимумом в районе 26000–28000 см^-1. В диапазоне 13000–8000 см^-1поглощение практически отсутствует. С повышением температуры, а также при переходе от хлорида натрия к хлориду цезию, максимум поглощения сдвигается в область меньших энергий. Растворимость хлора в расплавленных солях увеличивается с повышением температуры, что указывает на эндотермичность процесса растворения. По величинам растворимости были рассчитаны термодинамические характеристики этого процесса. Для процесса растворения Cl₂в расплавленных хлоридах щелочных металлов характерно положительное изменение энтропии и энтальпии. Это указывает на растворение хлора не в виде простых молекул Cl₂, а скорее на образование их ассоциатов с ионами солевой среды. При повышении температуры и переходе в ряду солей-растворителей от NaCl к CsCl изменение энергии Гиббса смещается в сторону меньших (более отрицательных) значений, что соответствует увеличению растворимости хлора в том же направлении. И в этом же направлении увеличивается как физическая, так и химическая (образование ионов) составляющие общей растворимости газа. Сделан вывод о преобладающем химическом механизме растворения хлора в расплавленных хлоридах щелочных металлов. Ключевые слова: электронные спектры поглощения, хлориды щелочных металлов, хлор, расплав, растворимость DOI: https://doi.org/10.31857/S0235010625050045		Расплавы. 2025;(5):455-466
Исследование давления насыщенных паров расплавов K–Pb Ивенко В.М. Давление насыщенных паров жидких сплавов свинца со щелочными металлами было изучено лишь для сплавов свинца с литием и натрием. В работе [1] было выполнено исследование давления насыщенных паров сплавов свинца с литием (0.05 < xLi < 0.95) в сочетании с масс-спектрометрическими измерениями при 700–900 K. Фишер и Джонсон исследовали сплавы свинца с натрием квазистатическим методом (0.15 < xNa < 0.90 при 753–1271 K) и методом уноса (xNa = 0.1, 0.2 и 0.3 при 1126 K) [2]. На основании данных о давлении паров системы Pb-Na были проведены термодинамические расчеты активности и коэффициентов активности паров натрия с учетом димеризации пара [3]. При измерении давления важным является определение температуры, т.к. давление паров зависит от нее логарифмически. В настоящей работе исследовано давление насыщенных паров расплавов K-Pb в диапазоне концентраций свинца 0.10–0.64 мольной доли при температурах 890–1227 K статическим тензиметрическим методом с образцовыми платино-платинородиевыми термопарами. Установлено, что для всех исследованных составов давление паров растет с повышением температуры и уменьшается с ростом концентрации свинца в расплаве. Зависимости в координатах логарифм давления от обратной температуры линейны в диапазоне температур 1040–1227 K. На зависимостях логарифма давления насыщенных паров от мольной доли свинца в расплаве (NPb), полученных при 1073 и 1123 K, обнаружены два линейных участка. При NPb до 0.35 тангенс угла наклона составляет –0.4762 при 1073 K и –0.5044 при 1073 K. При NPb свыше 0.36 наклон равен –3.0813 и –3.2244 при более низкой и высокой температурах соответственно. Резкое увеличение наклона при высоком содержании свинца в расплаве может быть объяснено образованием растворов интерметаллида KPb (K4Pb4), что снижает давление паров компонентов расплава. Ключевые слова: расплавы, давление паров, калий, свинец DOI: https://doi.org/10.31857/S0235010625050058		Расплавы. 2025;(5):467-475
Микронеоднородность жидкой стали 12Х18Н9ТЛ Швецов Д.П., Цепелев В.С., Синицин Н.И., Чикова О.А., Вьюхин В.В. Микронеоднородность жидкой стали марки 12Х18Н9ТЛ как сложнолегированного расплава понимали как локальную неоднородность элементного состава. Аномальное поведение температурных зависимостей кинематической вязкости и удельного электросопротивления расплава связывали с наличием в нем микронеоднородностей. Измерили температурные зависимости кинематической вязкости и удельного электросопротивления образцов стали 12Х18Н9ТЛ в жидком состоянии, отобранных на различных этапах технологического цикла. Измерения проводили в режиме нагрева и последующего охлаждения в интервале температур от 1400 до 1730°С. Отметили, что температурные зависимости кинематической вязкости расплава, полученные в режиме нагрева и охлаждения, совпадают во всем интервале температур. Обнаружили различие величин объема, приходящегося на структурную единицу вязкого течения υ, для всех изученных образцов. Минимальное значение объема структурной единицы вязкого течения υ получено для образца, отобранного после введения титана. Обнаружили расхождение температурных зависимостей удельного электросопротивления расплава, полученных в режиме нагрева и последующего охлаждения, что сопровождалось снижением температурного коэффициента удельного электросопротивления для всех изученных образцов. Наибольшее уменьшение температурного коэффициента удельного электросопротивления получили для образца, отобранного после первичного введения в расплав титана, что свидетельствует о максимальном увеличении свободного объема у этого расплава, т.е. об увеличении расстояния между соседними атомами. Обращает внимание, что данный образец характеризовался наибольшей величиной переохлаждения при кристаллизации ΔТ. Полученные результаты свидетельствуют о том, что введение дополнительной технологической операции, заключающейся в дозагрузке печи и введении титана после первого слива для достижения требуемого элементного состава, приводит к увеличению микронеоднородности расплава и может быть причиной снижения качества готовой продукции. По результатам исследования даны рекомендации по подготовке расплава к литью и кристаллизации: с целью повышения качества отливок из стали 12Х18Н9ТЛ необходимо ограничиться разливкой первой плавки с отменой дозагрузки печи и введения титана после первого слива. Ключевые слова: коррозионностойкая сталь, расплав, кинематическая вязкость, удельное электросопротивление, микронеоднородности DOI: https://doi.org/10.31857/S0235010625050069		Расплавы. 2025;(5):476-491
Геометрический предел плотности для случайных ансамблей правильных многоугольников Шубин А.Б. В работе исследованы статистико-геометрические свойства случайных двухмерных ансамблей правильных многоугольников (с числом вершин n от 3 до 15), полученных уплотнением «стартовых» разреженных упаковок по модифицированному алгоритму Любашевского–Стиллинджера (LS). Парные корреляционные функции для указанных упаковок хорошо согласуются с результатами других работ. Эволюция этих функций при переходе от начальных значений плотности к конечным и частичной «кристаллизации» ансамблей представлена в виде 3D-графиков. Предложена и изучена статистико-геометрическая функция исключенной площади для ансамбля частиц, которая хорошо описывается простым соотношением: (η) = a + b·lnη, где η – доля площади ансамбля, занятая частицами, a и b – коэффициенты. Точка пересечения графика этой функции с кривой, описывающей зависимость средней площади области Вороного от η, определяет геометрический предел плотности η_maxдля случайного ансамбля частиц (полигонов или жестких дисков). Для рассмотренных двухмерных ансамблей правильных полигонов величина η_maxсравнительно слабо зависит от формы частиц и лежит в пределах 0.680 (15-угольники) –0.694 (треугольники). При росте числа вершин η_maxзакономерно стремится к таковой для случайного ансамбля жестких дисков. Величины максимальной плотности для последнего получены как экстраполяцией зависимости η_max(n), так и непосредственно моделированием системы жестких дисков. Указанные значения практически совпадают и составляют (соответственно): 0.6793 ± 0.0001 и 0.6792 ± 0.0002. Ключевые слова: случайная упаковка, максимальная плотность, функция исключенной площади, многоугольник, жесткий диск, корреляционная функция DOI: https://doi.org/10.31857/S0235010625050076		Расплавы. 2025;(5):492-506
Оценка возможности образования легкоплавких высокоэнтропийных сплавов системы Al-Zn-Bi-Pb-Sn-In-Ga-Sb Ильиных Н.И., Лелюх С.А., Малкова И.А., Гельчинский Б.Р., Ремпель А.А. Припои с низкой температурой плавления необходимы для решения проблемы интеграции микросхем и надежности их упаковки, а также снижения тепловых нагрузок. Для разработки следующего поколения компонентов электронной техники необходимо развитие технологий получения низкотемпературных соединений. Эта проблема может быть решена созданием припоев, в том числе из высокоэнтропийных сплавов, отличающихся тем, что для них характерно образование твердых растворов. Эти материалы должны удовлетворять устойчивости к усталостным нагрузкам, проявлять пластичность, адгезию к другим металлическим материалам. Для снижения их токсичности необходимо исключить свинец, который обычно содержится в припоях. В настоящей работе приведены результаты расчетов температуры плавления, теплопроводности, размерного фактораδr, обобщенного термодинамического параметра Ω, электроотрицательности, концентрации валентных электронов (VEC), энтальпии, энтропии, энергии Гиббса смешения и других свойств и параметров для 56 вариантов пятикомпонентных сплавов эквиатомного состава из легкоплавких элементов: Al, Zn, Bi, Pb, Sn, In, Ga и Sb, в том числе, включая свинец. Для расчета использовалась программа HEAPS с учетом неточности в этой программе значений температур плавления олова, сурьмы, индия, которые отличаются от наблюдаемых. Уточнены значения VEC для In, Sn, Sb. На основании анализа расчетных данных выявлены составы потенциально высокоэнтропийных сплавов (ВЭС). Показано, что все сплавы, содержащие свинец, а также сплавы GaBiZnSnIn, GaBiZnSbIn и AlGaBiZnIn, не удовлетворяют значениям параметра δr. Для них возможно образование многофазных твердых растворов, интерметаллических соединений (ИМС) и объемно-аморфных металлических стекол. Оставшиеся варианты составов бессвинцовых ВЭС-припоев удовлетворяют большинству параметров и могут образовывать твердые растворы, причем только AlGaZnSnSb является однофазным, а все остальные – многофазными твердыми растворами. Накопленный сравнительно большой массив экспериментальных и теоретических данных может обеспечить уточнение критериев формирования структуры и свойства бессвинцовых ВЭС, востребованных на практике. Ключевые слова: высокоэнтропийные сплавы (ВЭС), легкоплавкие элементы, неупорядоченные твердые растворы, полуэмпирические параметры DOI: https://doi.org/10.31857/S0235010625050085		Расплавы. 2025;(5):507-521
Термическая окислительная стабильность композиционного материала АМЦ–графен в условиях термоциклов Елшина Л.А., Першина С.В., Мурадымов Р.В., Квашничев А.Г. Алюминий-графеновый композиционный материал был получен при прямом химическом взаимодействии карбида бора с расплавленной матрицей из алюминиевого сплава АМц, содержащего 1.22 мас.% марганца (аналога сплава АА 3003), в среде расплавленных галогенидов щелочных металлов. Исходный сплав состоит из основы – алюминия, с образованием в нем минорных интерметаллидных фазMnAl₆. При этом в алюминий-графеновом композите, помимо главной фазы – алюминия, методом рентгеновской дифракции доказано дополнительное образование двойного карбида алюминия-марганца составаAlMn₃С. Образование карбидной фазы в алюминии и его сплавах, ранее изученных, не наблюдалось. Показано, что введение пленок трехслойного графена с линейными размерами до 50 мкм в содержаниях до 0.055 мас.% снижает температуру начала плавления с 657.6℃для сплава АМц до 648℃для алюминий-графенового композита и приводит к появлению дополнительного небольшого пика при 650.1℃, что может быть связано с окислением графена. Исходный сплав АМц в токе воздуха увеличивает массу при нагреве до 700℃на 0.16%, а алюминий-графеновый композит на 0.14%, что говорит о более значительном окислении исходного сплава по сравнению с алюминий-графеновым композиционным материалом. Исследовано влияние введения графена в металлическую матрицу на термические свойства композита, в том числе в условиях термоциклирования – трехкратного нагрева до 750℃и охлаждения до 300℃в среде воздуха. Показано, что введение графена в содержаниях до 0.04 мас.% не изменяет массу композита при термоциклировании, так же как и исходного сплава АМц, в то время как повышение содержания графена до 0.05 мас.% приводит к увеличению массы композита. Следовательно, композиционный материал АМц-графенc содержанием графена до 0.04 мас.%, обладающий более высокими механическими свойствами по сравнению со сплавом АМц, может быть успешно использован в качестве пластин теплообменников и радиаторов, так как он не подвержен оксидированию при термоциклировании. Ключевые слова: алюминий, алюмо-марганцевый сплав АМц, расплавленные соли, графен, термические свойства, циклическая термостабильность DOI: https://doi.org/10.31857/S0235010625050097		Расплавы. 2025;(5):522-536
Растворимость CeO2 и Nd2O3 в расплавах LiCl-L2O Жук С.И., Паняк Н.С., Чернышев С.В., Власов М.И. Современное развитие атомной промышленности требует решения задач переработки отработавшего ядерного топлива (ОЯТ), увеличения степени выработки ядерного топлива и отделения продуктов деления (ПД) от делящихся материалов (ДМ). Перспективным методом решения данных проблем является пирохимическая переработка ОЯТ, одной из стадий которой выступает оксидное осаждение. Из соображений безопасности исследования ведутся с использованием имитаторов ПД и ДМ, одними из которых являются лантаноиды церий и неодим. В работе было изучено растворение оксидов неодима (III) и церия (IV) в расплавах на основе хлорида лития. В расплаве LiCl-Li₂O при содержании Li₂O не более 4 мол.% растворимость оксида церия остается ниже предела обнаружения, а затем резко возрастает, достигая величины 8.4∙10^-3и 2.4∙10^-2мол.% при 5 и 9 мол.% Li₂O соответственно. В случае же с оксидом неодима величина его растворимости в расплаве LiCl-Li₂O линейно возрастает от 1.5∙10^-3мол.% при 2 мол.% Li₂O до 6.4∙10^-3мол.% при 9 мол.% Li₂O. Время достижения состояния насыщения при растворении оксида неодима в несколько раз меньше, чем время достижения состояния насыщения при растворении оксида церия (25 часов для Nd₂O₃против 145 часов для CeO₂). Для анализа механизмов растворения оксидов церия и неодима исследованы фазовые составы керамических таблеток этих оксидов после эксперимента и спектры оптического поглощения полученных расплавов. С учетом этих данных были предложены варианты механизма взаимодействия оксидов церия и неодима с расплавами LiCl-Li₂O (0–9 мол.%). Так, растворение оксида церия протекает по двухстадийному процессу с замедленным образованием промежуточных нерастворимых соединений церия с последующим их переходом в растворимые формы LiCeO₂(для Ce³⁺) и Li₂CeO₃(для Ce⁴⁺). Это обусловливает замедленную кинетику и нелинейную зависимость от содержания Li₂O. Оксид неодима взаимодействует с оксидом лития в расплаве, образуя растворимое соединение неодимат лития LiNdO₂. Ключевые слова: оксид церия, оксид неодима, хлорид лития, оксид лития, растворимость, метод изотермического насыщения, спектроскопия оптического поглощения DOI: https://doi.org/10.31857/S0235010625050109		Расплавы. 2025;(5):537-551
К 85-летию Владимира Антоновича Хохлова 3 сентября 2025 г. исполняется 85 лет Владимиру Антоновичу Хохлову, крупному ученому в области высокотемпературной химии и электрохимии неорганических веществ, доктору химических наук, профессору, главному научному сотруднику Института высокотемпературной электрохимии УрО РАН.		Расплавы. 2025;(5):553-554

Журнал «РАСПЛАВЫ» №4, июль – август 2025

СОДЕРЖАНИЕ

Номер посвящен конференции Физико-химические основы металлургических процессов – 2025
Вступительное слово главного редактора		2025;(4):279
Вехи славного пути: Институту металлургии имени академика Н.А. Ватолина УРО РАН – 70 лет Поспелова О.В., Ремпель А.А. Статья посвящена знаменательной дате – 70-летию образования Института металлургии имени академика Н.А. Ватолина УрО РАН как самостоятельного научного учреждения. Представлен краткий исторический очерк об основных этапах становления и развития Института, его научных направлений и школ. Освещен вклад ученых в развитие фундаментальных и прикладных исследований в области физико-химических основ высокотемпературных процессов в области черной и цветной металлургии, комплексной переработки минерального и техногенного сырья. Подведены итоги деятельности и достижения Института, ставшие результатом его плодотворной работы на протяжении нескольких десятилетий на благо отечественной металлургии. Ключевые слова: УФАН СССР, Институт химии и металлургии УФАН СССР, Институт металлургии УФАН СССР, Институт металлургии имени академика Н.А. Ватолина УрО РАН, лаборатория, научная школа, черные металлы, цветные металлы, физическая химия, материаловедение, металлические и шлаковые расплавы, порошковая металлургия, академик, И.П. Бардин, А.М. Самарин, В.В. Михайлов, Н.А. Ватолин, Г.И. Чуфаров, Л.И. Леонтьев, И.В. Фришберг DOI: 10.31857/S0235010625040015		2025;(4):280-295
Применение экономнолегированных титаном и ванадием чугунов для производства сменного металлургического оборудования Лубяной Д.А., Маркидонов А.В., Лубяной Д.Д., Самсонов Ю.Н., Кузин Е.Г., Лубяная С.В. В статье обобщен многолетний опыт ОАО «ЗСМК», НИИ и вузов по направлению производства сменного сталеразливочного оборудования. Представлен опыт производства изложниц из доменного чугуна, поддонов, изложниц, крышек промежуточных ковшей из чугуна индукционной плавки, легированного титаном и ванадием, рассмотрено применение резонансно-пульсирующего рафинирования при продувке чугуна азотом, а также представлено обобщение по применению термовременной обработки расплава при рафинировании чугуна, применяемого для производства термостойких отливок. Были разработаны составы фосфористых и природнолегированных чугунов индукционной и доменной плавки. Применение ресурсосберегающей технологии внепечной обработки и перевод отливки шлаковых чаш с литейного чугуна на экономнолегированный доменный передельный чугун позволило снизить расход ферросилиция с 25.6 кг до 12.9 кг, а ферросиликомарганца с 7.4 кг до 4.27 кг на тонну чугуна соответственно. Расход ферросилиция при внедрении экономнолегированных чугунов при переплаве боя изложниц в индукционных печах снижено с 34.28 кг на тонну чугуна до 18 кг на тонну чугуна соответственно. Все технологии были внедрены в производство. После внедрения данных технологий эксплуатационная стойкость изделий для ферросплавной промышленности повысилась на 10%. Расход изложниц на ОАО «ЗСМК» составил 11.8–12.0 кг на т стали, что соответствует лучшим показателям в отрасли. Стойкость крышек промежуточных ковшей МНЛЗ возросла и достигла 294 плавки. Стойкость шлаковых чаш из чугуна достигла 700–1500 наливов, стойкость кузнечных изложниц составляет 40–60 наливов, сквозных изложниц – 90–100 наливов, поддонов – 140 наливов. Таким образом, в Сибирском регионе, благодаря совместной творческой работе специалистов ОАО «ЗСМК», СМИ, УПИ, КемГУ, КузГТУ, ДонНИИЧермет, МГВМИ был разработан комплекс технологий получения сменного сталеразливочного оборудования из доменного чугуна и чугуна индукционной плавки. Данные технологии обеспечили максимальную стойкость сменного оборудования на уровне лучших мировых показателей с минимальной себестоимостью изделий. Работа будет полезна для промышленных предприятий и НИИ при разработке новых ресурсосберегающих технологий, а также в учебном процессе для аспирантов и студентов по соответствующим специальностям. Ключевые слова: индукционная печь, продувка азотом, доменный чугун, чугун индукционной плавки, фурма DOI: 10.31857/S0235010625040025		2025;(4):296-308
О зависимости качественных показателей металлопродукции от структуры и свойств расплавов Барышев Е.Е., Тягунов А.Г., Вандышева И.В., Цепелев В.С., Тягунов Г.В. Статья посвящена детальному изучению зависимостей качественных показателей металлопродукции от структурного состояния и свойств расплавов. Эффективность современных технологий выплавки сталей и сплавов базируется на глубоком понимании физико-химических процессов, происходящих в жидком металле. Именно состояние расплава перед процессом кристаллизации играет одну из ключевых ролей в обеспечении высокого качества готового продукта, с другой стороны, этот фактор, требующий дополнительного внимания, зачастую остается недооцененным. Проведен анализ имеющихся теоретических представлений и экспериментальных данных о структуре металлических жидкостей. Основное внимание уделено результатам и перспективам внедрения и применения термовременной обработки (ТВО) расплава, позволяющей целенаправленно регулировать его состояние и добиваться улучшения качества твердого металла. Приводится массив опытных данных, подтверждающих положительное влияние обсуждаемой технологии. Рассмотрены конкретные примеры применения ТВО расплава на промышленных предприятиях при изготовлении широкого спектра металлопродукции: конструкционных, инструментальных и нержавеющих сталей, а также чугунов различного назначения. Акцентированы эффекты воздействия технологии ТВО расплава на поведение низко-, средне- и высоколегированных сталей, демонстрирующие высокую эффективность управления структурой, что ведет к снижению частоты возникновения традиционных дефектов, таких как усадочные раковины, химическая сегрегация и другие. Показано, что применение ТВО при выплавке сталей позволяет существенно расширить интервал их горячей пластичности. Для жаропрочных никелевых сплавов формирование равновесного расплава позволяет получить структуру и свойства твердого металла, недостижимые другими металлургическими методами. Представлена статистика, показывающая ощутимый прирост доли качественной продукции и снижение потерь на последующих стадиях переработки металла. Рассмотрены перспективы дальнейшего совершенствования методики экспериментального определения параметров и расчетных характеристик оптимального режима термовременной обработки металла для конкретных условий выплавки. Высказано предположение о высоком потенциале ТВО расплава в свете растущих требований к энергосбережению и рациональному использованию ресурсов, для повышения качества выпускаемого металла и повышения конкурентоспособности продукции. Ключевые слова: металлические жидкости, расплав, структурное состояние, кластеры, термовременная обработка, технология производства DOI: 10.31857/S0235010625040039		2025;(4):309-320
Технология получения сплава Mn–Si–Ba–Fe карботермическим способом Салина В.А., Байсанов С.О., Толоколникова В.В. Представлены результаты теоретических и экспериментальных исследований технологии получения комплексного барийсодержащего ферросплава на основе марганца для внепечной обработки металлопродукции. Ферросплавы, содержащие барий, представляют наибольший интерес в связи с уникальным комплексом егофизических и физико-химических свойств (растворимость в жидком железе 1.22∙10−4ат.% при Т=1600К; относительная модифицирующая способность 69.86∙105; Тпл Ва=983К; Ткип Ва = 1910К; теплота взаимодействия с железом 212 кДж/моль;энтальпия растворения 300 кДж/г-ат при Т=1700К). Методом термодинамически-диаграммного анализа построены диаграммы вещественных соотношений оксиднойBaО-SiО2-MnО-FeOи металлическойBa-Si-Mn-Feсистем для определения рационального соотношения компонентов шихты и состава сплава. Это простой метод изучения фазовых закономерностей сложных систем с учетом особенностей диаграмм состояния. С применением программного комплекса «Gibbs», разработанного учеными ХМИ им. Ж. Абишева, определены значения изменения энергии Гиббса (∆G0Т) в гомогенно-жидкофазном состоянии. Конноды сосуществующих фаз проведены по правилу Гесса. Установлено, что рациональный состав шихты для получения сплава с содержанием бария более 1.5% расположен в квазисистемеFe₂SiO₄-Ba₂Si₃O₈-Mn₂SiO₄-SiO₂, а состав сплава – в области тетраэдраFeSi-BaSi₂-MnSi-Si. На основе результатов термодинамически-диаграммного анализа проведены крупно-лабораторные испытания выплавки комплексного барийсодержащего ферросплава на основе марганца в рудотермической печи мощностью трансформатора 200кВ×А бесшлаковым карботермическим способом. В качестве исходных шихтовых материалов использовали марганцевую руду месторождения Мынарал (71.67%Mn₂O₃), баритовую руду месторождения Жуманай (74.35%BaSO₄), кварцит месторождения Тектурмас (97.05%SiO₂). В качестве восстановителя использовали кокс КНР (82.70% Ств.). Методом рентгенофазового анализа определен фазовый состав марганцевой и баритовой руды. Установлено, что переход бария в сплав определяется сопутствующим процессом восстановления кремния. Определено, что для получения сплава с 1.5% Ва отношениеSi/(Mn+Fe) должно быть на уровне 0.6; для сплава с содержанием 10% Ва – 1.1. Ключевые слова: термодинамически-диаграммный анализ, оксидная и металлическая системы, диаграмма вещественных соотношений, рентгенофазовый анализ, шихта, руднотермическая печь, бесшлаковый карботермический процесс, ферросиликомарганец с барием DOI: 10.31857/S0235010625040041		2025;(4):321-329
Термодинамическое моделирование процесса переработки медных руд на штейн с использованием боратовых руд Ким А.С., Акбердин А.А., Султангазиев Р.Б., Орлов А.С., Сулейменов А.Б. Стоимость 1 т меди на Лондонской бирже металлов нередко достигает 9 тыс. долл. США. Столь высокая цена требует принятия мер по максимальному извлечению этого металла в конечную продукцию и снижению потерь. Из открытых источников известно, что суммарное количество меди в техногенных минеральных образованиях ТОО «Корпорация Казахмыс» (Казахстан) составляет около 4 млн т. В настоящей работе предлагаются меры по снижению потерь меди от стадии производства гранул до плавки в металлургических печах. Методом полного термодинамического моделирования изучено влияние борного ангидрида и боратовой руды на процессы окомкования, сушки, обжига концентратов медных руд и получения штейна. Установлено, что в случае использования B₂O₃ ожидается повышение прочности влажных гранул из-за образования кристаллогидратов борного ангидрида (H₃BO₃), скрепляющих рудные частицы. При сушке кристаллогидрат при 285 К теряет воду, превращаясь в борный ангирид, который при обжиге уже при температуре 723К плавится, давая жидкую фазу, которая при остывании дает прочный спек совместно с другими компонентами медной руды. При металлургической переработке такого борсодержащего материала прогнозируется улучшение показателей процесса и снижение потерь штейна из-за образования легкоплавких и подвижных печных шлаков. Предлагаемая к использованию боратовая руда имеет в своем составе присущий бентонитам минерал монтмориллонит, что позволяет расcчитывать на получение влажных гранул прочности, достаточной для их транспортировки от цеха окомкования до обжиговых агрегатов. Присутствие в гранулах легкоплавкой боратовой руды приведет при обжиге к образованию в них жидкой фазы, при остывании которой образуется прочный спек. Как и при использовании B₂O₃, в металлургической печи ожидается снижение потерь штейна и-за образования подвижных и пониженной плотности шлаков. Проведенные расчеты и моделирование подтверждают высокую перспективность предложенного подхода для применения в промышленной практике. Ключевые слова: термодинамическое моделирование, медная руда, гранулы, сушка, обжиг, штейн DOI: 10.31857/S0235010625040053		2025;(4):330-340
Термодинамическое и экспериментальное моделирование технологического процесса выплавки ферробора карботермическим способом Султангазиев Р.Б., Акбердин А.А., Ким А.С., Аубакиров Д.Р., Орлов А.С. В работе представлены результаты термодинамического и экспериментального исследований процесса выплавки ферробора карботермическим способом, направленного на улучшение свойств ферросплавов и расширение их применения в различных отраслях промышленности. Термодинамическое моделирование процесса было выполнено с использованием программного комплекса TERRA, что позволило провести подробный анализ фазовых изменений и химических реакций, происходящих в процессе восстановления. Это позволило оптимизировать условия для получения ферробора с требуемым составом и свойствами. Физическое моделирование проводилось на рудно-термической печи мощностью 250 кВ∙А, что обеспечивало возможность исследования процесса в реальных производственных условиях с точным контролем параметров. Особенностью проведенных исследований стало использование кокса из малозольных углей Шубаркульского месторождения Казахстана в качестве восстановителя, что позволило снизить затраты на сырьевые материалы и повысить экономическую эффективность процесса. Дополнительно для исследования были использованы различные природные источники бора, что дало возможность изучить влияние разных видов боратовых руд на процесс получения ферробора. Экспериментальные данные показали, что с использованием кокса из углей Шубаркульского месторождения и боратовых руд можно получить ферросплав с содержанием бора в пределах 14–15%, что является высокоэффективным для применения в различных промышленных отраслях. Ферробор, полученный в ходе экспериментов, был испытан в качестве модификатора на местном машиностроительном предприятии, занимающемся производством чугунных мелющих шаров. Результаты испытаний показали, что применение ферробора значительно улучшает эксплуатационные характеристики продукции: твердость поверхности шаров увеличилась на 8%, а ударостойкость возросла в 2 раза. Эти результаты подтверждают высокую эффективность использования ферробора как модификатора для повышения прочности и износостойкости материалов, что особенно важно для производства в машиностроении. Также в ходе исследований был подтвержден потенциал использования ферробора в других отраслях промышленности, где требуется повышение механических свойств материалов, таких как производство сталей, сплавов и других металлических изделий. В целом проведенная работа продемонстрировала, что карботермический процесс с использованием местных сырьевых материалов и боратовых руд является перспективным и экономически выгодным методом для получения высококачественного ферробора, что открывает новые возможности для его применения в промышленности. Ключевые слова: шихта, ферробор, термодинамическое моделирование, фазовый состав, промышленный эксперимент DOI: 10.31857/S0235010625040065		2025;(4):341-350
Кинетика природно-техногенных процессов разложения сульфидов как аналог экзогенных процессов на Дегтярском месторождении. Экспериментальные данные Наумов В.А., Федоров С.А., Власов И.А., Зобнин Б.Б., Малышев А.Н., Глухов М.С., Уткина Г.М., Курмачева В.С. Для создания экономически эффективных природоподобных технологий разработки техногенно-минеральных образований сульфидных месторождений и реабилитации измененных территорий нужно понимать процессы преобразования вещественного состава осадков, вод и биоты, взаимодействующих с ними в пределах отвалов, горных выработок (шахт и рудников). Изменение состава техногенных осадков и вод в экзогенных условиях аналогично геологическим процессам физико-химического выветривания. Важными среди природных процессов являются замораживание и оттаивание минерального вещества. Цель настоящей работы – изучение кинетики разрушения и изменения вещественного состава сульфидных минералов и образуемых водных растворов на образцах с отвалов Дегтярского месторождения при их многократных циклах промораживания и оттаивания. Приведены данные проведения экспериментов разложения устойчивых к гипергенным преобразованиям сульфидов в последовательности операций: дробление, рассев дробленных образцов с отвалов на восемь размерных фракций; промораживание и оттаивание каждой фракции в интервале температур от –15 до +20°С в открытых емкостях с участием дистиллированной воды по 3–15 циклам промораживания и оттаивания. Во всех экспериментах измерены pH, окислительно-восстановительный потенциал и масса проб. Каждая фракция до и после экспериментов проанализирована на рентгеновском настольном дифрактометре. Зерна минералов исследованы на сканирующем электронном микроскопе, химический состав воды после экспериментов определен с помощью атомно-эмиссионного спектрометра с индуктивно связанной плазмой. Наибольшие изменения состава осадков проявлены для класса –0.1 мм, результаты измерений которого приведены в работе. Максимальная скорость потери массы сульфидов, изученных образцов Дегтярского месторождения – до 2% за один цикл, в то же время для сульфидов других объектов потеря первичной массы достигала 20% за один цикл. Основная доля потерь массы в образцах (более половины) связана с механическим выносом тонкодисперсных частиц с водой; в меньшей степени с физико-химическим разложением сульфидов путем образования кристаллогидратов сульфатов железа, растворением их и карбонатов. Экспериментальные исследования послужат основой для создания базы данных поведения сульфидов в процессе криогенного воздействия и последующей разработки природоподобных технологий управления преобразованием минерального вещества. Ключевые слова: промораживание, оттаивание, криогенный цикл, сульфиды, пирит, окисление, кинетика, Дегтярское месторождение медных руд DOI: 10.31857/S0235010625040075		2025;(4):351-364
Исследование среднеэнтропийных сплавов, полученных методом электродуговой наплавки порошковыми проволоками Худаев К.А., Крюков Р.Е., Михно А.Р., Перов С.С. В современных условиях интенсивного развития технологий и постоянно растущих требований к материалам в промышленности существует насущная потребность в разработке принципиально новых металлических сплавов с особыми эксплуатационными свойствами. Классические материалы, включая различные марки сталей, алюминиевые и титановые сплавы, во многих случаях уже не соответствуют современным стандартам по таким ключевым параметрам, как прочность, износостойкость, коррозионная и термическая стабильность. В этом контексте особую значимость приобретают многокомпонентные сплавы с повышенной энтропийной составляющей, содержащие пять и более основных элементов в близких атомных соотношениях. Благодаря уникальному эффекту высокой конфигурационной энтропии данные материалы обладают рядом выдающихся физико-химических характеристик: повышенной механической прочностью, исключительной устойчивостью к окислению при высоких температурах, а также превосходной износостойкостью. Однако существенные технологические сложности при получении высокоэнтропийных сплавов в сочетании с высокой стоимостью исходных компонентов, необходимых для создания эквиатомных композиций, обусловили повышенный научный интерес к изучению сплавов со средним уровнем энтропии (СЭС), которые представляют собой более доступную альтернативу. В данной работе рассматривается разработка и исследование многокомпонентного сплава системы Cr-Ni-Co-Fe-Mo, полученного методом электродуговой наплавки с использованием специализированной порошковой проволоки. Основное внимание уделено изучению микроструктурных особенностей, распределению микротвердости и определению неметаллических включений в наплавленном слое. Выбор данной системы элементов обусловлен их взаимодополняющими свойствами: хром (Cr) обеспечивает повышенную коррозионную стойкость, никель (Ni) улучшает пластичность и термостойкость, кобальт (Co) увеличивает жаропрочность, железо (Fe) служит основой сплава, а молибден (Mo) способствует упрочнению при высоких температурах. Комбинация этих элементов позволяет получить материал с уникальным балансом характеристик, что делает его перспективным для применения в авиакосмической отрасли, энергетике, нефтегазовой промышленности и других высокотехнологичных сферах. В ходе исследования были проведены комплексные испытания, включающие металлографический анализ и измерения микротвердости методом Виккерса. Особое внимание уделено выявлению и классификации неметаллических включений, поскольку их присутствие может существенно влиять на эксплуатационные свойства материала. Полученные результаты позволяют сделать выводы о перспективности дальнейшего изучения и оптимизации данного класса сплавов для промышленного внедрения. Ключевые слова: наплавка; порошковая проволока; сварочный флюс; твердые сплавы; микротвердость; неметаллические включения; микроструктура DOI: 10.31857/S0235010625040082		2025;(4):365-378
Моделирование кристаллизации железоуглеродистых расплавов с легирующими добавками Al, V, Ti с учетом химических реакций Крашанинин В.А. Затвердевание является одним из основных звеньев процесса получения и обработки металлов. Структуру и свойства отливки и слитка, предназначенного для дальнейшей обработки, определяет главным образом процесс затвердевания. Устранение или хотя бы уменьшение химической неоднородности и внутренних пороков в литом состоянии позволяет расширить область применения отливок и уменьшить количество брака, значительно улучшить механические свойства получаемых изделий. Нужно отметить, что процессы затвердевания металлов и сплавов и, в частности, первичная кристаллизация изучены в настоящее время еще недостаточно. Это объясняется в первую очередь сложностью самих процессов зарождения и роста первичных кристаллитов и большим многообразием переменных факторов, проявляющихся при кристаллизации технических сплавов. Вопрос о неоднородности и внутренних пороках литых металлов и сплавов продолжает быть в центре внимания ученых и практиков. В основе процессов производства стали и ее последующей обработки лежат многочисленные и разнообразные превращения. К числу таких превращений, оказывающих сильное влияние на качество и эксплуатационные свойства готовой стали, относятся реакции образования и растворения неметаллических включений как в расплавленном, так и в твердом металле. Эффективность той или иной технологической операции сталеплавильного производства в конечном итоге зависит от полноты протекания соответствующих химических реакций. От того, насколько далеко заходят эти реакции, зависят конечные концентрации углерода и легирующих элементов в стали, а также концентрации вредных примесей. Разработаны физическая модель охлаждения и кристаллизации для моделирования затвердевания многокомпонентных расплавов железа с учетом химического реакций между компонентами и программное обеспечение. Модель основана на теории квазиравновесной двухфазной зоны. Полностью выполняется закон сохранения масс. В модели используется параметр, учитывающий коэффициент диффузии углерода в твердой фазе, расстояние между дендритными осями второго порядка и время локального затвердевания. Проведено моделирование химических взаимодействий при кристаллизации в системе Fe-C-N-Al-V-Ti и показано, что учет химических реакций и диффузии компонентов в твердой фазе оказывает значительное влияние. Ключевые слова: расплав, кристаллизация, квазиравновесие, двухфазная зона, ликвидус, химические реакции, активность компонентов DOI: 10.31857/S0235010625040093		2025;(4):379-393
Воздействие наноразмерных образцов серебра и полиоксометаллата {Mo72Fe30} на реакции перекисного окисления органических соединений Меньшиков С.Ю., Курмачева В.С., Федоров С.А., Малышев А.Н., Тонкушина М.О., Остроушко А.А. Наноразмерные каталитические системы представляют интерес с точки зрения применения их в области экологии, органического синтеза, в частности, в окислительно-восстановительных реакциях, где требуется высокая каталитическая активность при использовании небольших количеств катализатора. Такие реакции часто целесообразно реализовать в жидких средах или растворах. Положительное влияние на каталитическую активность оказывает высокая удельная поверхность наноструктурированных материалов в тех случаях, когда обеспечивается их достаточная смачиваемость и контакт с жидким субстратом. При использовании вышеназванных катализаторов по этой причине требуется поиск оптимальных условий реализации целевых реакций, чтобы предотвратить возможные процессы агломерации и дезактивации каталитических систем. Различная химическая природа каталитических материалов оказывает очень существенное влияние на селективность процессов окисления по отношению к разным веществам. Поэтому, в принципе, возможно создание катализаторов, на которых осуществляется избирательное окисление определенных соединений в сложных смесях. В работе приведены результаты изучения кинетики жидкофазного каталитического окисления водорастворимых органических веществ перекисными соединениями в присутствии наноразмерного образца металлического серебра, нанокластерного полиоксометаллата {Mo₇₂Fe₃₀}, гетерогенного молибдата железа и высокодисперсного бронзового порошка марки ПБВД. В качестве модельных органических веществ использовались фенол и этиленгликоль, конверсию которых в ходе реакции определяли методом газовой хроматографии с пламенно-ионизационным детектором, а в качестве окислителей выступали насыщенный раствор персульфата калия и 36%-й пероксид водорода. Для образцов катализаторов, показавших наиболее высокую конверсию субстратов, с помощью программыOrigin по уравнению псевдопервого порядка, были рассчитаны константы скорости реакции. Также с помощью масс-спектроскопического детектора идентифицированы некоторые продукты окисления. Было установлено, что нанокластерный полиоксометалат {Mo₇₂Fe₃₀} является более эффективным катализатором окисления фенола персульфатом в спиртовых растворах по сравнению с Fe₂(MoO₄)₃. Среди изученных катализаторов жидкофазного перекисного окисления этиленгликоля коллоидное серебро оказывает наибольшее каталитическое влияние на этот процесс. Ключевые слова: кинетика, полиоксометаллат, кеплерат, наноразмерное серебро, порошок ПБВД, молибдат железа, каталитические свойства, окисление, газовая хроматография DOI: 10.31857/S0235010625040106		2025;(4):394-404
Влияние термической обработки на структуру заготовки из жаропрочного никелевого сплава ЭП741НП из металлического порошка, полученного методом газовой атомизации Демченко А.А., Хлыбов А.А., Демченко А.И. В настоящей работе рассмотрены вопросы формирования структуры и свойств заготовок из жаропрочного никелевого сплава ЭП741НП, полученных методом горячего изостатического прессования (ГИП). Рассмотрена перспективность использования технологии металлургии гранул для изготовления заготовок дисков газотурбинных двигателей (ГТД). Показано, что существует два основных способа получения порошка для производства деталей газотурбинных двигателей – газовая атомизация и центробежное распыление литых быстровращающихся заготовок. Рассмотрены основные преимущества и недостатки вышеуказанных методов получения металлических порошков. Получен металлический порошок из жаропрочного никелевого сплава ЭП741НП методом газовой атомизации. Проведен режим горячего изостатического прессования компактируемой заготовки. Проведено исследование химического состава заготовки из сплава ЭП741НП после ГИП. Вырезаны образцы для оценки влияния термической обработки на структуру исследуемой заготовки. Проанализированы факторы, влияющие на подбор режимов термической обработки образцов. Произведен подбор режимов термической обработки для оценки влияния температурно-временных параметров на структуру исследуемых образцов полученной заготовки ГИП. Представлены результаты анализа микроструктуры после ГИП и термической обработки (ТО) заготовки из жаропрочного никелевого сплава ЭП741НП из металлического порошка, полученного методом газовой атомизации. Проанализированы изменения состава и количество карбидных фаз во время нагрева. Рассмотрены процессы, протекающие при распаде пересыщенного твердого раствора, коагуляции первичных и вторичных фаз, растворении первичных и вторичных фаз, расплавлении. Зафиксированы температурно-временные показатели, при которых происходит наибольшее изменение количества карбидных фаз. Приведены результаты цифрового анализа распределения интерметаллидной фазы после горячего изостатического прессования и термической обработки на периферии и в центре образцов. Представлены результаты влияния термической обработки на образование интерметаллидных фаз, рассмотрено влияние выбранных режимов термической обработки на структуру и балл зерна исследуемых образцов. Произведен микроструктурный анализ образцов после горячего изостатического прессования и различных режимов термической обработки с использованием оптической и растровой электронной микроскопии. Подобран оптимальный режим термической обработки, способствующий увеличению объемной доли и среднего диаметра интерметаллидных фазовых составляющих структуры сплава ЭП741НП. Ключевые слова: газовая атомизация, ГИП, жаропрочный никелевый сплав, ГТД, микроструктура, интерметаллидные фазы DOI: 10.31857/S0235010625040118		2025;(4):405-417
Павлову Валерию Васильевичу – 85 лет! 29 мая 2025 г. исполнилось 85 лет известному ученому, профессору, доктору химических наук Валерию Васильевичу Павлову.		2025;(4):418-418

Журнал «РАСПЛАВЫ» №3, май – июнь 2025

СОДЕРЖАНИЕ

ПОЛУЧЕНИЕ СПЛАВА AL-Y ПРИ ЭЛЕКТРОЛИЗЕ РАСПЛАВА KF-NAF-ALF₃-Y₂O₃ Руденко А.В., Филатов А.А., Суздальцев А.В. Одним из путей повышения эффективности алюминиевого производства является использование низкоплавких электролитов и получение востребованных лигатур алюминия. Ранее было отмечено, что эффективным является получение лигатур алюминия при электролизе низкотемпературных электролитов, позволяющее организовать производство без необходимости получения индивидуальных легирующих элементов и алюминия. Актуальным как с практической, так и с научной точки зрения является изучение возможности получения лигатур алюминия с такими электроотрицательными элементами как скандий, иттрий, стронций, кальций и др. В настоящей работе изучена возможность получения лигатуры Al-Y при электролизе низкоплавкого электролита на основе системы KF-AlF₃ с добавкой Y₂O₃ и температурой 800°С. Для этого в исследуемом расплаве с разным содержанием оксида иттрия методом хроновольтамперометрии исследована кинетика катодного процесса на молибденовом и стеклоуглеродном электроде. Показано, что добавкаY2O3практически не сказывается на ходе вольтамперных зависимостей и на механизме процесса, повышая катодные токи восстановления ионов алюминия и иттрия, а также анодные токи окисления продуктов катодной реакции. На основании электрохимических измерений предположено, что совместное восстановление алюминия с иттрием возможно при плотностях тока выше 0.4-0.5 А/см². Изучен процесс получения сплавов Al-Y в расплаве KF-NaF-AlF₃ с добавкой 1 мас.% Y₂O₃ в условиях алюминотермического синтеза и при гальваностатическом электролизе расплава при катодной плотности тока 0.5 и 1.0 А/см². В результате алюминотермического восстановления получен сплав с содержанием иттрия не выше 0.07 мас.%, в то время как при электролизе получены лигатуры Al-Y с содержанием иттрия от 0.75 до 1.28 мас.%. Полученные величины соответствуют извлечению иттрия из его оксида 4.4; 47.5 и 81.3. Сделано предположение, что увеличение длительности синтеза и периодическая подгрузка Y₂O₃ в расплав позволят получать лигатуры Al-Yс повышенным содержанием иттрия. Ключевые слова: электролиз алюминия, низкотемпературный электролит, лигатура, Al-Y, вольтамперометрия, электролиз, извлечение DOI: 10.31857/S0235010625030016		2025;(3):181-191
СТРУКТУРА И ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА СТЕКЛООБРАЗУЮЩЕЙ СИСТЕМЫ Na₂O – Al₂O₃ – P₂O₅ Закирьянов Д.О., Власов М.И. Одним из применений фосфатных стекол является их использование в качестве матриц для иммобилизации радиоактивных отходов. Для выбора наиболее подходящих для данной цели составов необходим метод, позволяющий изучать как структуру стекла, так и физико-химические свойства. В настоящей работе методом классической молекулярной динамики рассчитан ряд физико-химических свойств стекла Na₂O – Al₂O₃ – P₂O₅ с массовой долей компонентов 0.25 – 0.25 – 0.5, соответственно, перспективного в качестве основы для иммобилизационных матриц. Модельная система была плавно охлаждена от расплава при Т = 2300 К до комнатной температуры. В процессе охлаждения получены температурные зависимости плотности и теплоемкости. Теплоемкость стекла при комнатной температуре по данным расчета составляет 1.17 Дж/(гК). Рассчитанные зависимости среднеквадратических смещений ионов от времени, а также функции радиального распределения показывают, что ансамбль при комнатной температуре представляет собой стекло. Проведен детальный анализ локальной структуры, включая статистику локальных окружений [MeOn]. Показано, что стекло содержит тетраэдры [PO4], которые комбинированы с [AlO₅] и [AlO₆], а также разнообразными натриевыми группировками. Максимумы функций радиального распределения P-O, Al-O и Na-O лежат при 1.50, 2.02 и 2.45 Å, соответственно, что хорошо согласуются с данными других авторов о структуре близких по составу стекол. Кроме того, рассчитанная для комнатной температуры плотность 2.526 г см³ попадает в интервал типичных плотностей фосфатных стекол и соответствует экспериментально измеренной. Рассчитаны плотности колебательных состояний ионов в стекле. Характерные частоты колебаний алюминия и фосфора в области 450 см^-1 и 1300 см^-1, соответственно, согласуются с экспериментальными спектрами комбинационного рассеяния света в полуколичественном отношении. Для расчета коэффициента теплопроводности использовали неравновесную молекулярную динамику, моделируя поток тепла в ячейке и регистрируя установившийся температурный градиент. Рассчитанные коэффициенты теплопроводности и температуропроводности равны 1.35 Вт/(мК) и 4.5710^-7 м²/с, соответственно. Ключевые слова:* локальная структура, фосфатные стекла, классическая молекулярная динамика, потенциал Букингема DOI: 10.31857/S0235010625030024		2025;(3):192-204
ПОВЕРХНОСТНЫЕ СВОЙСТВА ОКСИДНО-ФТОРИДНЫХ СОЕДИНЕНИЙ, ОБРАЗУЮЩИХСЯ ПРИ АЛЮМИНОТЕРМИЧЕСКОМ СИНТЕЗЕ ВЫСОКОЭНТРОПИЙНЫХ СПЛАВОВ Русских А.С., Жилина Е.М., Осинкина Т.В. В данной работе проведено термодинамическое моделирование и экспериментальное исследование оксидно–фторидной фазы, образующейся при получении высокоэнтропийных тугоплавких, легковесных сплавов системы Al–Ti–Zr–V–Nb методом совместного алюминотермического восстановления из оксидов металлов титана, циркония, ниобия и ванадия. Целью работы было определение оптимальных условий получения таких сплавов и нахождение характеристик фазового разделения. Моделирование показало, что для формирования легковесного и тугоплавкого сплава необходимы температуры не ниже 1600°C и содержание алюминия в диапазоне от 15 до 40 атомных процентов. При этом рекомендуется использовать небольшой избыток алюминия в шихте, чтобы обеспечить переход части алюминия в металлическую фазу. Расчёты поверхностного натяжения и плотности показали значительное различие между металлической и оксидно-фторидной фазами, что способствует оседанию металлического расплава на дно тигля и формированию чёткой границы разделения между двумя фазами. Межфазное натяжение в интервале 1000–1600 мДж/м² обеспечивает минимальное смачивание металлом шлака и снижает количество неметаллических включений в металле, что положительно влияет на качество конечного продукта. Отмечено, что увеличение числа компонентов в расплаве усложняет подбор эмпирических коэффициентов, что ограничивает точность расчета эмпирическим методом. Химический анализ оксидно–фторидной фазы после эксперимента подтвердил наличие в ней оксидов циркония и титана, которые повышают поверхностное натяжение и плотность по сравнению с расчётными значениями. Тем не менее, эти параметры остаются ниже соответствующих значений металлической фазы, что обеспечивает эффективное разделение фаз и формирование цельного металлического слитка без чрезмерного сцепления с оксидно-фторидной фазой. Полученные результаты демонстрируют перспективность выбранных условий для производства высококачественных высокоэнтропийных сплавов и могут быть использованы для дальнейших оценочных расчётов и оптимизации технологических процессов. Ключевые слова: тугоплавкие ВЭС, оксидно–фторидный расплав, поверхностные свойства, плотность DOI: 10.31857/S0235010625030033		2025;(3):205-217
ИСПАРЕНИЕ КОМПОНЕНТОВ РАСПЛАВЛЕННЫХ СМЕСЕЙ LiCl–KCl–LaCl₃–CeCl₃–NdCl₃–UCl₃ ПРИ ПОНИЖЕННЫХ ДАВЛЕНИЯХ Салюлев А.Б., Муллабаев А.Р., Николаев А.Ю., Ковров В.А., Зайков Ю.П., Мочалов Ю.С. Произведен краткий обзор данных по давлению насыщенных паров и относительной летучести различных индивидуальных хлоридов (LiCl,KCl,NdCl₃,CeCl₃,LaCl₃,UCl₃), участвующих в процессах пирохимической переработки отработавшего ядерного топлива (ОЯТ). Показано, что наиболее летучими являются хлориды щелочных металлов. Летучесть трихлоридов редкоземельных металлов и урана в интервале температур 500–1000°C на 2–5 порядков ниже. Проведена высокотемпературная вакуумная отгонка компонентов расплавленных хлоридных электролитов на основе эвтектики LiCl–KCl, помещенных в никелевые лодочки, содержащих трихлориды урана и редкоземельных металлов, при различных условиях: температура 700–1000°C, время 0.4–4 ч, степень разрежения 2·10–3–2 Па, концентрация 0.25–1.7 мол.% UCl₃, 0.13–0.7 мол.% трихлоридов РЗЭ (суммарно). Определено перераспределение солевых компонентов между расплавом и конденсатами паров. Из экспериментальных данных, полученных в настоящем исследовании вытекает, что хлориды щелочных металлов (LiCl,KCl) и РЗЭ (NdCl₃,CeCl₃,LaCl₃) можно достаточно быстро (за 2−4 ч) и полно отогнать из многокомпонентного солевого электролита при температурах до 850−900°С со снижением их концентрации в электролите к концу отгонки на 2.5−4 порядка (для более летучих щелочных хлоридов – в большей степени). В тех же условиях содержание соединений урана (в видеUCl3) удается понизить не более, чем на порядок, по-видимому, вследствие инконгруэнтного (протекающего с разложением) испарения трихлорида. Повышение температуры выше 900°С уже мало влияет на полноту отгонки всех компонентов расплавленных смесей. Сделаны выводы об относительной летучести компонентов расплавленных солевых смесей (хлориды щелочных металлов, РЗЭ и урана), выбраны оптимальные режимы отгонки. Найденные зависимости могут оказаться полезными для разработки перспективных схем переработки ОЯТ с использованием отгонки солей. Ключевые слова: отгонка, испарение, расплавленные смеси, LiCl, KCl, LaCl₃, CeCl₃, NdCl₃, UCl₃. DOI: 10.31857/S0235010625030047		2025;(3):218-236
КОРРОЗИЯ СПЛАВА 10ХН45Ю В УСЛОВИЯХ ОКИСЛИТЕЛЬНОЙ ГАЗОВОЙ АТМОСФЕРЫ Карфидов Э.А., Селиверстов К.Е., Филиппов И.Д., Никитина Е.В., Дедюхин А.Е., Зайков Ю.П. Одной из базовых технологических операций разрабатываемой в настоящий момент пирохимической технологии переработки отработавшего нитридного ядерного топлива реакторов на быстрых нейтронах (ОЯТ РБН) является высокотемпературная обработка (ВТО) в газовой среде. Целью работы являлось исследование влияния кислородосодержащих газовых сред: сухая смесь Ar-20 об. % O₂ и смесь Ar-20 об. % O₂, с влажностью 60 % на деградацию сплава 10ХН45Ю, кандидатного материала для изготовления аппарата ВТО. Коррозионные испытания продолжительностью до 1000 часов проводились при 500 ℃. Введение в состав газовой фазы водных паров (влажность 60 %) незначительно повышает деградацию исследуемого материала (при времени испытаний 100 часов: с 0,021 до 0,030 г/(м²ч), при времени испытаний 500 часов: с 0,008 до 0,010 г/(м²ч)). Отмечается значительное снижение показателей скорости коррозии с увеличением времени испытаний, что связано с формированием сплошного слоя продуктов коррозии, препятствующего дальнейшему окислению компонентов сплава. Установлено методом РФА, что основными продуктами коррозии, образуемыми на поверхности образцов, выдержанных в сухой газовой атмосфере, являются Al₂O₃, Fe₂O₃ и NiFe₂O₄. Присутствие влаги в газовой среде способствует формированию NiO и NiСrO₄. В сухой газовой смеси на поверхности образца наблюдается внешний слой, представляющий собой отдельные фрагменты коррозионных продуктов: оксидных соединений железа, хрома, никеля. Поверхность материала покрыта сплошной пленкой на основе оксида алюминия толщиной от 2 до 5 мкм. Для образцов, испытанных во влажной газовой смеси, выявлено нарушение сплошности внутреннего защитного слоя. Внешний разрыхленный слой состоит из оксидов железа, под которым выявлен слой с преимущественным содержанием кислородсодержащих соединений хрома. Ключевые слова: высокотемпературная обработка, коррозия, 10ХН45Ю, переработка ОЯТ, окислительная газовая атмосфера, H₂O DOI: 10.31857/S0235010625030052		2025;(3):237-249
ВЛИЯНИЕ ОКИСЛИТЕЛЬНО-ВОССТАНОВИТЕЛЬНОГО ПОТЕНЦИАЛА СРЕДЫ НА КОРРОЗИЮ СТАЛИ 12Х18Н10Т В РАСПЛАВЕ (LICL-KCL)_ЭВТ.–UCL₄/UCL₃ Карфидов Э.А., Селиверстов К.Е., Мушников П.Н., Каримов К.Р., Никитина Е.В., Дедюхин А.Е. В настоящий момент активно разрабатывается высокотемпературная технология переработки отработавшего ядерного топлива с применением расплавленных солей. Одной из ключевых стадий данной технологии является электрорафинирование с использованием в качестве электролита солевой композиции на основе LiCl-KCl. Высокие рабочие температуры и изменение состава солевых электролитов в результате протекающих технологических процессов обуславливают повышенную агрессивность расплава по отношению к конструкционным материалам. В работе исследовалось влияние изменения окислительно-восстановительного потенциала среды, задаваемого посредством введения в состав солевого электролита хлоридов урана (доля трехвалентного хлоридов урана в добавке 2 мас.% UCl₄/UCl₃ от 5 до 95%) на коррозионные характеристики нержавеющей стали 12Х18Н10Т в расплаве хлоридов лития и калия. Коррозионные испытания длительностью 100 часов были выполнены при температуре 550^оС в условиях инертной газовой среды аргона с содержанием воды менее 0.1ppm и кислорода менее 10ppm. Окислительно-восстановительный потенциал среды определялся как относительно хлорного, так и относительно литиевого динамического электрода сравнения (Li⁺/Li). При преимущественном введении в расплавUCl3наблюдается снижение скорости коррозии (до 0.005 г/(м2·ч)), при введении четырехвалентной формы хлорида урана – значительное повышение скорости коррозии стали 12Х18Н10Т (до 0.703 г/(м²·ч)) относительно скоростей коррозии, полученных в результате коррозионных испытаний в эвтектическом расплаве LiCl-KCl без добавок (0.062 г/(м²·ч). При экспериментально измеренном значении ОВП расплава (LiCl-KCl)эвт.–UCl₄/UCl₃ (относительно литиевого динамического электрода сравнения) от 1.78 до 2.08 В скорости коррозии стали 12Х18Н10Т ниже, чем значение скорости коррозии данной стали в эвтектическом расплаве хлоридов лития и калия. Ключевые слова: LiCl-KCl, 12Х18Н10Т, высокотемпературная коррозия, хлориды урана (+3, +4), окислительно-восстановительный потенциал среды, переработка ОЯТ РБН DOI: 10.31857/S0235010625030065		2025;(3):250-260
ВЛИЯНИЕ ГИДРОКАРБОНАТНОЙ ОБРАБОТКИ НА КОРРОЗИОННУЮ СТОЙКОСТЬ МЕДИ, НИКЕЛЯ И НЕРЖАВЕЮЩИХ СТАЛЕЙ В РАСПЛАВЕ NAOH Юркинский В.П., Фирсова Е.Г., Батурова Л.П. Проведено исследование влияния гидрокарбонатной обработки меди, никеля и низкоуглеродистых хромоникелевых нержавеющих сталей в кипящем 1 М растворе NaHСО₃ на их коррозионную стойкость в расплаве NаОН в интервале температур 400–600°С. Гидрокарбонатную обработку материалов проводили в течение 2-х часов после выдержки в предварительно обезвоженном деаэрированном аргоном расплаве NaОH через интервалы, кратные 96 ч. Общая продолжительность коррозионных испытаний составляла 288 ч. Исследована методами рентгенофазового анализа (РФА) и электронной микроскопии микроструктура и фазовый состав поверхностных слоев, образующихся на исследуемых материалах после коррозионных испытаний в расплаве NaOH, в процессе которых проводилась гидрокарбонатная обработка. Установлено, что гидрокарбонатная обработка не оказывает влияния на общую скорость коррозии исследуемых материалов в расплаве NaOH в исследуемом интервале температур. Показано, что гидрокарбонатная обработка никеля, содержащего после выдержки в расплаве NaOH в поверхностном слое преимущественно три оксидные фазы – NiO, Ni(OH)₂ и γ-NiOOH, оказывает влияние на их соотношение. Оксигидроксид никеля NiOOH является неустойчивым в водных слабощелочных растворах, в процессе обработки наблюдается самопроизвольный переход NiOOH → Ni(OH)₂ и на поверхности никеля формируется пассивная пленка, состоящая из двух оксидных фаз NiO и Ni(OH)₂, обладающая высокими защитными свойствами. В процессе гидрокарбонатной обработки меди, содержащей после выдержки в расплавеNaOHв поверхностном слое двухслойную пленку оксидов Cu/Сu₂О/СuО, образование оксидно-карбонатных слоев, характеризующихся более высокими защитными свойствами, не происходит. Нержавеющие стали с повышенным содержанием никеля 17.5 % и 18.5 % и молибдена (6.0 – 6.5) % находятся, как и никель, в расплаве NаOH при температурах, не превышающих 500°С, в устойчивом пассивном состоянии и гидрокарбонатная обработка не вызывает появления локальных разрушений. Добавка в данную сталь таких легирующих элементов, как медь, марганец и кремний, которые при определенных условиях могут вызывать локальную депассивацию стали, не оказывает влияние на свойства защитной пассивной пленки стали, формирующейся в расплаве NаOH, состоящей из оксидов (гидроксидов) преимущественно коррозионностойких компонентов хромаCr₂O₃, никеля NiO, Ni(OH)₂ или их смешанных оксидов NiCr₂O₄(NiO∙Cr₂O₃), а также оксидов железаFe₃O₄и γ-Fe₂O₃. По мере уменьшения содержания никеля до 13.0 % и молибдена до 2.0 % в стали или повышении температуры расплава NаOH до 600°С для сталей с повышенным содержанием никеля на поверхности формируются более дефектные пористые оксидные слои, содержащие большую долю менее стойких оксидов железа (II, III) и никеля (II): FeO, NiO, Fe₂O₃, а также небольшое количество смешанных оксидов NiCr₂O₄(NiO∙Cr₂O₃), приводящих к возрастанию скорости коррозии. Ключевые слова: расплав гидроксида натрия, коррозионная стойкость, медь, никель, нержавеющая сталь, гидрокарбонатная обработка DOI: 10.31857/S0235010625030079		2025;(3):261-274
Юбилей Алексея Михайловича Потапова 1 июня исполняется 65 лет доктору технических наук, доценту, ведущему научному сотруднику лаборатории коррозии Института высокотемпературной электрохимии Уральского отделения Российской академии наук, профессору кафедры химии Уральского государственного горного университета Алексею Михайловичу Потапову.		2025;(3):275-276

Журнал «РАСПЛАВЫ» №1, январь – февраль 2025

С О Д Е Р Ж А Н И Е

Квазиравновесная и неравновесно-взрывная кристаллизация соединений InBi и In₂Bi Фролова С.А. Аннотация. Методами циклического термического анализа (ЦТА) и дифференциального термического анализа (ДТА) исследован процесс квазиравновесной (КРК) и неравновеснозвзрывной кристаллизаций (НВК) химических соединений InBi и In₂Bi, а также их компонентов висмута и индия. Эксперименты проводили в одинаковых условиях. Установлено, что химическое соединение In2Bi при кристаллизации ведет себя как индий, т.е. независимо от предварительного перегрева и времени изотермической выдержки расплава до четырех часов кристаллизуется квазиравновесно с незначительным предкристаллизационным переохлаждением ≈ 1,5—2,0 К. А химическое соединение InBi при кристаллизации ведет себя как висмут. Обнаружена температура критического перегрева расплава, при охлаждении от которой кристаллизация носит квазиравновесный характер (РК), а при охлаждении от температур выше кристаллизация носит взрывной характер из области переохлажденного состояния. То есть зависимость перегрева расплава от переохлаждения является скачкообразной. Результаты экспериментов трактуются с точки зрения кластерно-коагуляционной модели кристаллизации расплава. Ключевые слова: циклический термический анализ, дифференциальный термический анализ, равновесная и неравновесная кристаллизация, висмут, индий, химические соединения DOI: 10.31857/S0235010625010012	Расплавы. 2025;(1):3-9
Случайные ансамбли частиц с пентагональной симметрией: уплотнение и свойства Шубин А.Б. Аннотация. В работе исследованы плотности и статистико-геометрические характеристики случайных упаковок правильных пятиугольников на плоскости. Начальный ансамбль генерировали методом случайной последовательной адсорбции (random sequential adsorption, RSA). Предложен алгоритм уплотнения упаковки, который является модификацией способа Любашевского—Стиллинджера (Lubachevsky-Stillinger, LS). Конечный ансамбль получали путем поэтапного увеличения линейных размеров двухмерных частиц при фиксированной плотности квадратного «бокса». Показано, что плотность упаковки конечного ансамбля для данного алгоритма практически не зависит от плотности начального ансамбля (при общем числе частиц порядка 104 и более). Максимальная плотность упаковки стартового ансамбля правильных пентагонов, полученная методом RSA, составила 0.54306 ± 0.00220, что хорошо согласуется с литературным значением 0.54132. Наибольшая (финальная) плотность, достигнутая после уплотнения стартового ансамбля, составила для пентагонов 0.8381 ± 0.0020. Это значение близко к величине, найденной по аналогичному алгоритму для упаковки жестких дисков (0.84—0.86). Корреляционные функции жестких дисков и пентагонов демонстрируют ряд общих закономерностей. В то же время «кристаллизация» ансамбля жестких дисков при относительно высоких плотностях, близких к максимально достигнутым, выражена более резко. При этом «пики» корреляционной функции для пентагонов (по сравнению с дисками) ожидаемо имеют меньшую высоту и большую ширину, более сложное строение. Ансамбли невыпуклых (non-convex) частиц с пентагональной симметрией (таких, как пятиконечные звезды) демонстрируют существенно меньшие плотности упаковки и не уплотняются до частичной «кристаллизации». Относительно простой алгоритм уплотнения «стартовых» случайных упаковок многоугольников, примененный в работе, позволяет «уплотнять» двухмерные ансамбли любых многоугольников (без самопересечений). Однако частичное упорядочение и достаточно высокие плотности (отвечающие началу «кристаллизации» ансамбля) достигаются при его использовании только для выпуклых (convex) полигональных частиц. Ключевые слова: случайная упаковка, уплотнение, статистико-геометрические свойства, ансамбль пентагонов, жесткий диск, звездообразная частица, максимальная плотность, корреляционная функция DOI: 10.31857/S0235010625010025	Расплавы. 2025;(1):10-23
Удельная электропроводность расплавленных смесей (LiCl-KCl)эвт – HfCl₄ Салюлев А.Б., Потапов А.М. Аннотация. Электропроводность является одним из наиболее важных свойств, которые нужно знать для грамотной организации электролитических процессов, протекающих в солевых расплавах, в частности, при получении и рафинировании металлического гафния и его отделения от циркония. В настоящей работе нами впервые измерена электропроводность расплавленных смесей HfCl4 с легкоплавким растворителем (LiCl-KCl)_эвт, который дает возможность значительно (на сотни градусов) понизить температуру проведения технологических процессов. Также впервые построена линия ликвидуса данной псевдобинарной системы при концентрациях HfCl₄ до 30 мол. %. Для измерения электропроводности использовали кварцевую ячейку капиллярного типа специальной конструкции с постоянной в пределах 95.2–91.9 см^–1 и высокочистые хлориды. Сопротивление расплавленных смесей в интервалах концентраций 0–30 мол. % HfCl₄ и температур 780–1063 K фиксировали с помощью моста переменного тока Р-5058 на частоте 10 кГц, температуру расплава – Pt/Pt-Rh термопарой. Найдено, что электропроводность расплавленных смесей (LiCl-KCl)эвт.-HfCl₄ возрастает при увеличении температуры в пределах от 0.86 до 2.08 См/см. Это происходит в результате повышения подвижности ионов (простых и комплексных) и снижения вязкости расплава. При увеличении концентрации HfCl₄ электропроводность уменьшается. В том же направлении в расплавах возрастает концентрация относительно мало подвижных комплексных группировок HfCl₆^2–, содержащих 6 анионов хлора, прочно связанных с четырехзарядным металлом. Концентрация основных носителей тока: Li+, K+ и особенно подвижных анионов Cl– при этом все более понижается, что и приводит к уменьшению электропроводности расплава. В исследованных нами ранее расплавленных смесях (LiCl-KCl)эвт.–ZrCl₄ при повышении концентрации тетрахлорида электропроводность снижается меньше, что свидетельствует о меньшей прочности комплексов ZrCl₆^2– по сравнению с HfCl₆^2–. Ключевые слова: электропроводность, расплавленные смеси, эвтектика LiCl-KCl, HfCl₄ DOI: 10.31857/S0235010625010037	Расплавы. 2025;(1):24-34
Излучательная способность элементов подгруппы скандия Косенков Д.В., Сагадеев В.В. Аннотация. Представлены результаты экспериментального исследования нормальной интегральной излучательной способности металлов подгруппы скандия: скандий, иттрий и лантан в широком интервале температур твердое тело–жидкость, включая фазовый переход. Исследование обусловлено отсутствием данных по нормальной интегральной излучательной способности металлов в периодических и справочных изданиях. Интерес к исследуемым металлам также связан с уникальными физико-химическими свойствами, которые делают их перспективными для применения в высокотемпературных системах. Авторы статьи интерпретируют представленные данные как полученные впервые, и они носят предварительный характер, требующий уточнения. Метод измерения – радиационный, способ нагрева образцов – резистивный. Погрешность эксперимента ± 3–5%. Измерения твердой фазы металлов проводились в вакууме, жидкая фаза исследовалась в атмосфере специально подготовленного газа – аргона. Представлены графические иллюстрации и численные значения результатов по каждому из исследованных металлов. Полученные комплексные данные по нормальной интегральной излучательной способности в пределах каждой из фаз состояния металлов монотонно возрастают. Такое поведение нормальной интегральной излучательной способности связывается со структурными изменениями в кристаллических решетках вследствие роста температуры. В области фазового перехода твердое тело–жидкость обнаружен скачок нормальной интегральной излучательной способности по каждому из исследованных металлов. В этом случае скачок связан с резким ростом свободных электронов при перестройке структуры металла вследствие плавления, а величина скачка в процентном отношении к твердой фазе у каждого металла индивидуальна. Все результаты исследования проанализированы и обсуждены. Проведено численное моделирование по классической электромагнитной теории с использованием приближения Фута, результаты которого сопоставлены с экспериментальными значениями. Сделан вывод о том, что теоретический расчет излучательной способности качественно, но не количественно, позволяет описать поведение излучательной способности металлов при условии, что известны значения удельного электрического сопротивления металлов в заданном температурном диапазоне. Ключевые слова: излучательная способность, скандий, иттрий, лантан, твердая фаза, жидкая фаза, область фазового перехода DOI: 10.31857/S0235010625010043	Расплавы. 2025;(1):35-45
Несмешиваемость ионных расплавов: простая модель с зарядовыми отличиями Ткачев Н.К. Аннотация. Работа посвящена анализу механизма несмешиваемости и особенностей его проявления в случае смесей классических электролитов. Данный механизм следует выводить из различий в потенциальной энергии ионов, составляющих компоненты смеси, по отношению к их окружению. Так как электростатические взаимодействия экранируются на большом удалении от центрального иона в любых электролитах, то для рассматриваемого механизма имеет значение, какой вклад в концентрационную зависимость химического потенциала компонента дает тот или иной сорт ионов. В работе рассматривается упрощенная модель бинарного раствора, в которой взаимодействие катионов и анионов в каждом из ионных компонентов аппроксимируется моделью заряженных твердых сфер, то есть они рассматриваются как примитивные электролиты (restricted primitive model – RPM). Поскольку задачу о жидкофазной несмешиваемости невозможно рассмотреть без учета конечных размеров ионов, необходимо, во-первых, выбрать как минимум полную версию дебай-хюккелевской модели, и, во-вторых, учесть прямой вклад сил исключенного объема или твердосферного отталкивания, для которого может быть использована модель ван-дер-ваальсового типа. В результате рассуждение о концентрационной зависимости плотности в жидкофазной системе и уравнение состояния, которое позволяет ее найти, становятся ключевыми для описания особенностей купола несмешиваемости. Теоретический анализ задачи о несмешиваемости можно осуществить, считая, что катион и анион, принадлежащий одному из компонентов бинарной смеси, обладают одним и тем же значением ионного радиуса и равным, но противоположным зарядом, отличаясь при этом от их величины для другого компонента раствора. Таким образом, формулируются бинарная примитивная модель, позволяющая рассмотреть эффекты зарядовых отличий на купол несмешиваемости. В настоящей работе подробно выводятся аналитические выражения, описывающие положение критической точки смешивания в асимптотическом пределе малых зарядовых отличий. Показано, что критическая температура пропорциональна четвертой степени, а смещение критического состава от эквимолярного происходит в сторону компонента с меньшими значениями зарядов. Последний результат, по всей видимости, является достаточно общим, описывая предпочтение в растворимости солей, которые имеют бóльшие значения зарядов, в ионных расплавах с меньшими зарядами на катионах и анионах. Ключевые слова: купол несмешиваемости, критическая точка, модель заряженных твердых сфер, теория Дебая-Хюккеля, исключенный объем DOI: 10.31857/S0235010625010052	Расплавы. 2025;(1):46-61
Электровосстановление смесей хлорида никеля (II), фторида никеля (II) и оксида вольфрама (VI) в термоактивируемом химическом источнике тока Волкова О.В., Захаров В.В., Першина С.В., Антонов Б.Д., Панкратов А.А. Аннотация. В работе представлены результаты исследований разрядных характеристик элементов термоактивируемого химического источника тока (ТХИТ), содержащих в качестве положительного электрода смеси NiCl₂–NiF₂–WO₃. Показано, что добавка оксида вольфрама к смеси галогенидов лития позволяет повысить снимаемую плотность тока и напряжение разряда. Установлено, что причиной повышения данных электрических характеристик является наличие в продуктах восстановления вольфраматных соединений (вольфрамат никеля, вольфрамат лития), которые образуются при работе исследуемых элементов ТХИТ в стационарном режиме. Данные соединения обладают достаточно высокой проводимостью, что позволяет снизить пассивацию положительного электрода и уменьшить внутреннее сопротивление элемента ТХИТ. Определен оптимальный состав катодной смеси для исследуемых условий разряда элементов ТХИТ. Максимальная емкость разрядного плато 0.4 А×ч×г^–1, напряжение разрядного плато варьируется от 2.40 до 1.65 В, в зависимости от плотности тока разряда. Методами РФА, РЭМ и СТА исследованы продукты восстановления катодных смесей NiCl₂–NiF₂–WO₃. Установлено, что галогениды никеля, входящие в состав исследуемых катодных смесей, восстанавливаются до металла и галогенидов лития по двухэлектронному механизму, согласно электрохимической реакции: NiX₂+Li++2e^–→Ni+2LiX, где X — Cl, F. Восстановленный никель образует металлическую дендритную губку, плотность которой при равных условиях разряда элементов ТХИТ, определяется соотношением компонентов в исходной катодной смеси. Поры дендритной губки частично заполнены солевой фракцией на основе галогенидов лития. Восстановление оксида вольфрама до металла имеет промежуточную стадию образования в вольфраматных соединений протекающую при стационарном режиме работы элемента ТХИТ. В продуктах восстановления катодных смесей с содержанием до 5 масс. % оксида вольфрама, наблюдается образование твердых растворов LiCl–Li2O. При более высоких концентрациях оксидного компонента в составе катодных смесей в солевой фракции продуктов восстановления формируются зоны, содержащие чистый оксид лития. Вольфрам высаживается на поверхность никелевых дендритов, образуя участки в виде точечных вкраплений. Кривые ДСК солевой фракции, образующейся в процессе электрохимических реакций, имеют один термоэффект, соответствующий температурам совместного плавления твердого раствора LiCl–Li₂O и тройной смеси галогенидов лития LiF–LiCl–LiBr. Ключевые слова: термоактивируемые химические источники тока; катод; хлорид никеля; фторид никеля; оксид вольфрама DOI: 10.31857/S0235010625010069	Расплавы. 2025;(1):62-72
Модернизация конструкции измерительной ячейки для определения температуропроводности расплавов солей методом лазерной вспышки Чернышев С.В., Хрустов А.В., Руденко А.В., Власов М.И. Аннотация. В данной работе выполнена модернизация известной ячейки для измерения температуропроводности расплавов фторидных солей методом лазерной вспышки. Расплавы галогенидов щелочных металлов, в том числе эвтектическая смесь FLiNaK (46.5 мол. % LiF – 11.5 мол. % NaF – 42 мол. % KF), рассматриваются как перспективные материалы для использования в ядерной энергетике, в частности в жидкосолевых реакторах (ЖСР), где они выступают в роли теплоносителей и среды для деления актинидов. Это делает исследование их теплофизических свойств крайне важным для проектирования активных зон реакторов и систем теплопередачи. Однако, как показывают данные из литературы, измерения температуропроводности расплава FLiNaK сопровождаются значительными расхождениями, связанными с влиянием неучтенных факторов теплопереноса и погрешностями экспериментальных методик. Метод лазерной вспышки, благодаря возможности учитывать конвективный и радиационный теплопереносы, является одним из наиболее предпочтительных для исследования температуропроводности расплавов солей при высоких температурах. Однако данный метод с использованием известной ячейки приводит к завышенным значениям температуропроводности вследствие рассеянного теплового потока. С целью модернизации данной ячейки в расчетной среде COMSOL Multiphysics была построена численная модель, позволившая изучить влияние материалов (Ni, BN, Au) и геометрии ячейки на процессы теплопереноса. Анализ данных позволил получить оптимизированную конструкцию ячейки, что минимизировало долю рассеянного теплового потока, сократило время достижения температурного пика, исключило необходимость калибровочных измерений и расширило температурный диапазон измерений. Экспериментальная проверка модернизированной ячейки проводилась с использованием оборудования Netzsch LFA 467 HT HyperFlash. Полученные данные подтвердили возможность более точного измерения температуропроводности FLiNaK в диапазоне температур 550–800°С. В частности, использование модернизированной ячейки улучшает воспроизводимость результатов и снижает разброс данных, уменьшая погрешность измерения с 33,8 до 2,6%. Это значительно расширяет перспективы дальнейших исследований высокотемпературных расплавов, что способствует разработке технологий ЖСР нового поколения. Ключевые слова: FLiNaK, температуропроводность, теплопроводность, метод лазерной вспышки, численное моделирование DOI: 10.31857/S0235010625010077	Расплавы. 2025;(1):73-84
К юбилею Захарова В.В. 4 января Валерий Вячеславович Захаров – кандидат химических наук, старший научный сотрудник лаборатории химических источников тока Института высоко- температурной электрохимии Уральского отделения Российской академии наук — отмечает свое 75-летие.	Расплавы. 2025;(1):85-86

Журнал «РАСПЛАВЫ» №4, июль – август 2024

С О Д Е Р Ж А Н И Е

Третья Всероссийская конференция «Электрохимия в распределенной и атомной энергетике»		335
Н.Н. Вердиев, А.В. Бурчаков, З.Н. Вердиева, А.Б. Алхасов, М.М. Магомедов, И.М. Кондратюк, Л.С. Мурадова Термический анализ и моделирование фазовых равновесий в системе NaCl–NaBr–Nа₂WO₄ DOI: 10.31857/S0235010624030091 С использованием экспериментальных и теоретических методов впервые исследован фазовый комплекс трехкомпонентной системы из хлоридов, бромидов и вольфраматов натрия. Установлено, что поверхность ликвидуса системы состоит из полей кристаллизации NaBr, Na₂WO₄, соединения Na₃ClWO₄ и твердых растворов NaCl_xBr_1–_x. Дифференциальным термическим методом физико-химического анализа (ДТА), выявлены составы и температуры плавления эвтектик в квазибинарной и трехкомпонентной системах NaBr–Na₃ClWO₄ и NaCl–NaBr–Na₂WO₄ соответственно. Для установления характера физико-химического взаимодействия в системе во вторичном треугольнике NaCl–NaBr– Na₃ClWO₄методом ДТА исследованы три состава. На кривых ДТА этих составов не зафиксированы термоэффекты третичной кристаллизации, что является доказательством отсутствия нонвариантного состава в симплексе NaCl–NaBr–Na₃ClWO₄. Для определения состава и температуры плавления нонвариантного состава, расположенного в симплексе NaBr– Na₂WO₄–Na₃ClWO₄, исследован политермический разрез, находящийся в поле кристаллизации бромида натрия, и нонвариантный разрез, выходящий из полюса кристаллизации бромида натрия, проходящий через точку совместной кристаллизации хлорида натрия и соединения, с постоянным уменьшением содержания бромида натрия в исследуемых составах до наступления нонвариантного процесса кристаллизации. В мольных процентах определен состав трехкомпонентной эвтектики Е^Δ, кристаллизующейся при 560^оС, при следующем содержании компонентов: 7.5% NaCl; 38.5% NaBr; 54% Na₂WO₄. На основе данных о температурах плавления исходных солей, составах и температурах кристаллизаций двух- и трехкомпонентной систем с использованием теоретических методов сформирована 3D-модель фазового комплекса «состав – температура» в диапазоне температур 500–700^оС. На базе модели построены изотермы поверхности ликвидуса и Т-х диаграмма политермического разреза, для которого проводились экспериментальные исследования. Также, в качестве примера использования 3D-модели, произведен расчет состава равновесных фаз, выделяющихся при охлаждении произвольно выбранной фигуративной точки в диапазоне температур от 700 до 500^оС. Ключевые слова: дифференциальный термический анализ, эвтектика, 3D-модель, твердые растворы, ликвидус, изотермические и политермические сечения, диаграмма материального баланса.		336 – 350
С. В. Терехов Прогнозирование теплофизических свойств аморфных сплавов никеля Ni₂B, Ni₄₄Nb₅₆, Ni₆₂Nb₃₈ по данным о компонентах DOI: 10.31857/S0235010624040011 Замена традиционных материалов аморфными сплавами и эксплуатация изделий из них определяются структурной, временной и температурной устойчивостью неупорядоченных сред. В частности, тепловая стабильность аморфного сплава напрямую зависит от его теплофизических характеристик. Поэтому в статье продемонстрированы применимость правила смешения компонентов и использование их данных по теплофизическим свойствам в кристаллическом состоянии для оценки аналогичных характеристик сплавов из групп металл – металлоид и переходный металл – переходный металл в аморфной фазе. Установлено, что для группы переходный металл – переходный металл оценка теплоемкости аморфных сплавов никеля дает лучшее приближение к экспериментально установленным величинам, чем для сплава из группы металл – металлоид. Причинами расхождения оценки и экспериментальных данных для сплава из группы металл-металлоид, возможно, являются ковалентность связи атомов, в отличие от металлической связи для сплавов из группы переходный металл – переходный металл, меньший размер атомов металлоида, их большая подвижность и влияние на измельчение зерен сплава. Расчетами подтверждено существование наблюдаемого при экспериментальных исследованиях эффекта наследования аморфным сплавом особенностей температурных зависимостей ряда теплофизических свойств компонентов. Ключевые слова: аморфные сплавы никеля, теплоемкость, коэффициент теплового линейного расширения, теплопроводность, температуропроводность.		351 – 364
М.П. Дохов Использование межфазных энергий для оценки коэффициентов растекания органических жидкостей по твердой поверхности политетрафторэтилена DOI: 10.31857/S0235010624040021 В статье по ранее полученным автором уравнениям проведены расчеты межфазных энергий твердого полимера — политетрафторэтилена — в контакте с органическими жидкостями и их парами. По результатам последних величин вычислены коэффициенты растекания в исследованных системах. Со времени вывода Юнгом уравнения для косинуса краевого угла многими исследователями предпринимались попытки определения поверхностной энергии твердых тел, что позволило бы, в свою очередь, определить межфазную энергию на границе раздела твердое тело – расплав (жидкость). Однако на пути решения этой проблемы оказались препятствия, связанные с многообразными процессами, которые сопровождают явления, происходящие на поверхности твердого тела в присутствии на его поверхности жидкости (расплава) другого тела. Здесь не место для перечисления всех видов процессов. Они хорошо известны специалистам в области поверхностных явлений. Отметим лишь некоторые из них: химические реакции, взаимное растворение компонентов твердых и жидких фаз, деформации твердых фаз и др., влияющие на поверхностные свойства тел. В случае контакта полимера с органическими жидкостями таких препятствий не существует. На всех работах, посвященных определению поверхностной энергии твердых тел, невозможно остановиться, поэтому рассмотрим конкретные работы по определению межфазной энергии при углах смачивания, близких или равных нулю. Вопрос о поведении межфазной энергии при угле смачивания, равном нулю, имеет принципиальное значение, так как в литературе на этот счет существуют противоречивые суждения, поэтому дать правильный ответ на этот вопрос является актуальной задачей. На примерах расчетов межфазных энергий гомологических рядов органических жидкостей на твердой поверхности полимерного компаунда политетрафторэтилена нами показано, что только при нулевом краевом угле межфазная энергия равна нулю. В настоящей статье с использованием величин межфазных энергий впервые проведены расчеты коэффициентов растекания органических жидкостей по поверхности твердого полимера, что, по нашему мнению, также является актуальной задачей. Ключевые слова: поверхностная энергия, межфазная энергия, политетрафторэтилен, краевой угол, коэффициент растекания, n-алканы, di(n-алкил) эфиры, n-алкилбензол, линейные полиэтиленсилоксаны.		365 – 376
Ю. А. Парасотченко, А. В. Суздальцев, Ю. П. Зайков Стационарное и импульсное электроосаждение кремния в расплаве LiCl–KCl–CsCl–K₂SiF₆ DOI: 10.31857/S0235010624040036 Кремний и материалы на его основе находят все большее применение в металлургии, микро- и нано-электронике, солнечной энергетике, а также выступают перспективными материалами анодов литий-ионных источников тока с повышенной удельной емкостью. Расширение областей применения кремния с управляемой морфологией обуславливает необходимость разработки новых энергоэффективных способов его получения. В настоящей работе изучено влияние режима и параметров электролиза легкоплавкого расплава LiCl–KCl–CsCl–K₂SiF₆ с температурой 545 °С на морфологию электролитических осадков кремния на стеклоуглероде. Для электролиза использованы широко используемый в промышленности гальваностатический режим электроосаждения, а также активно исследуемый в настоящее время гальваноимпульсный режим. Электроосаждение кремния вели при варьировании таких параметров, как величина катодной плотности тока (от 3 до 50 мА/см²) и длительность электролиза (от 30 до 180 мин) в гальваностатическом режиме, плотность и длительность импульса катодного тока, длительность пауз тока и общая длительность электролиза в гальваноимпульсном режиме. Показано, что электроосаждение кремния на стеклоуглероде сопровождается формированием на поверхности электрода сплошного осадка из сферолитных зародышей диаметром около 1 мкм. Нарушению сплошности осадка и росту дендритов упорядоченной либо произвольной формы способствует повышение катодной плотности тока и частоты пауз импульса катодного тока. При этом гальваноимпульсный режим позволяет на порядок повысить катодную плотность тока электроосаждения кремния (с 25–30 до 250–500 мА/см²) и стабилизировать значение потенциала катода при электролизе. Ключевые слова: кремний, электроосаждение, расплавленные хлориды, гальваностатический электролиз, импульсный электролиз, морфология.		377 – 390
А.В. Бурчаков, И.К. Гаркушин, Е.М. Дворянова, У.А. Емельянова, А.А. Финогенов 3D модель стабильного треугольника LiF–NaВr–KВr четырехкомпонентной взаимной системы Li⁺, Na⁺, K⁺ \|\| F^–, Вr^– DOI: 10.31857/S0235010624040046 Построена 3D-модель фазовых равновесных состояний квазитрехкомпонентной системы LiF–NaВr–KВr, являющейся стабильным треугольником четырехкомпонентной взаимной системы Li⁺, Na⁺, K⁺\|\| F^–, Вr^–. На основе 3D-модели построены впервые политермические, изотермические разрезы и политерма кристаллизации фаз. На двух политермических разрезах присутствуют широкие области граничных твердых растворов на основе бромидов натрия и калия. На изотермическом разрезе при 650 ^оС разграничены поля жидкой фазы и сосуществующих двух и трех фаз. Политерма кристаллизации представлена тремя полями. В поле кристаллизации фторида лития ограничена область расслоения двух жидкостей. Направление протекание реакции ионного обмена 2LiBr + NaF + +KF = 2LiF + NaBr + KBr подтверждено термодинамическими расчетами при температурах 400, 600, 800, 1000 К. Экзотермический характер реакции обмена подтвержден снятием кривой ДТА нагрева смеси порошков из 50% LiВr + 25% NaF + 25% KF, а фазовый состав продуктов реакции LiF + NaВr(ОТР) + KВr(ОТР) подтвержден данными рентгенофазового анализа, где ОТР – ограниченный твердый раствор. Ключевые слова: Т-х-диаграмма, 3D-модель фазового комплекса, поля кристаллизации, ликвидус, дифференциальный термический анализ, рентгенофазовый анализ.		391 – 404
К.Е. Селиверстов, Е.В. Никитина, Э.А. Карфидов, А.А. Филатов, А.Е. Дедюхин Исследование коррозионного поведения сплава 29НК в расплаве LiCl–KCl при 500 ^оС в зависимости от содержания Li₂О и LiOH от 0 до 2 мол. % DOI: 10.31857/S0235010624040056 Расплавленные хлоридные солевые электролиты обладают рядом свойств, которые делают их перспективными для использования в качестве рабочей среды для реализации высокотемпературных технологий. Хлориды щелочных металлов являются агрессивной средой по отношению к конструкционным материалам. Одним из возможных методов снижения коррозионных потерь конструкционного материала является метод кислородной пассивации поверхности металла или сплава путем введения в расплав определенного количества кислородосодержащих добавок. В статье рассмотрено влияние кислородсодержащих примесей (оксида лития и гидроксида лития) на коррозионное поведение металлического материала — сплава состава железо – кобальт – никель. Для оценки коррозионной стойкости материалов были использованы: гравиметрический анализ, микрорентгеноспектральный анализ (МРСА) поверхности и шлифов поперечного сечения и рентгенофазовый анализ (РФА) поверхности образцов. Представлены зависимости скорости коррозии материала от концентрации кислородосодержащих добавок Li₂O и LiOH. По совокупности данных гравиметрического анализа, МРСА и РФА установлено, что образцы сплава 29НК в солевом расплаве LiCl– KCl–nLi₂O мало подвержены коррозии, но в расплаве LiCl–KCl–nLiOH скорость сплава 29НК значительно возрастает за счет взаимодействия добавки LiOH с наиболее электроотрицательным компонентом сплава — железом. Ключевые слова: коррозия, сплав 29НК, хлоридный расплав, LiCl–KCl, кислородосодержащие примеси.		405 – 416
Н. И. Сорокин Расчет коэффициентов распределения кислорода при кристаллизации из расплава фторидов RF3 (R = La, Gd) со структурой тисонита DOI: 10.31857/S0235010624040075 Методом модифицированной криоскопии из диаграмм плавкости конденсированных систем RF₃−R₂O₃ (R = La, Gd) рассчитаны термодинамические коэффициенты распределения кислорода k₀ в LaF₃ и α-GdF₃ со структурой тисонита (пр. гр. P c3 1). Рассчитанные коэффициенты k₀ равны 1.02 и 1.12 для трифторидов лантана и гадолиния соответственно. Значения коэффициентов k₀ удовлетворяют условию k₀ > 1, что подтверждает образование максимумов на кривых плавкости тисонитовых твердых растворов tys-RF_3–2_xO_x. Для LaF₃ близость коэффициента распределения к k₀ = 1 соответствует практически равномерному распределению кислорода в объеме кристаллизуемого фторидного расплава. Знание коэффициентов распределения кислорода при кристаллизации из расплава является важным для выбора стратегии кристаллофизической очистки трифторидов RF₃ от примеси кислорода и получения оксофторидов tys-RF_3–2_xO_x с заданным распределением примеси. Ключевые слова: трифториды РЗЭ, оксиды РЗЭ, структура тисонита, фазовые диаграммы, метод модифицированной криоскопии, коэффициент распределения, гетеровалентный изоморфизм.		417 – 429
А.С. Вусихис, С.Н. Тюшняков, Л.Ю. Удоева, С.Н. Агафонов, К.В. Пикулин Вязкость титанистого шлака разделительной электроплавки металлизованной смеси перовскитового и ильменитового концентратов DOI: 10.31857/S0235010624040075 Для оценки возможности совместной переработки ильменитового (FeTiO3) и перовскитового (CaTiO3) концентратов, с использованием дуплекс-процесса, включающего твердофазное восстановление железа (металлизацию) и последующую разделительную электроплавку на чугун и титанистый шлак, рассмотрены свойства шлаковых расплавов. Температура начала кристаллизации (температура ликвидуса) и соответствующая ей вязкость титанистого шлака зависят от его химического состава. Увеличение содержания оксидов титана приводит к повышению значений этих свойств, а наличие оксидов железа и кальция — к уменьшению. При совместной переработке ильменитового (ИК) и перовскитового (ПК) концентратов можно регулировать содержание CaO в шлаке изменением их соотношения ПК/ИК, а долю FeO определяет степень металлизации железа в процессе предварительного восстановительного обжига смеси концентратов с углеродным восстановителем. Для выбора оптимального соотношения ПК/ИК определены температурные зависимости вязкости модельных оксидных расплавов системы TiO₂—FeO— CaO—Al₂O₃—MgO, близких по составу шлакам, образующимся в результате плавки смесей перовскитового и ильменитового концентратов в интервале соотношений ПК/ИК, равных 0.6÷1.4, и степени металлизации от 75 до 95%. Согласно полученным результатам, во всем интервале исследованных составов и температур вязкость шлаковых расплавов не превышает 0.8 Па·с. То есть такие шлаки будут достаточно жидкоподвижными на выпуске из плавильного агрегата, если температура расплавов будет выше температуры ликвидуса – начала их кристаллизации. Увеличение соотношения ПК/ИК по мере уменьшения степени металлизации с 95 до 75% ведет к монотонному снижению температуры ликвидуса и соответствующей ей вязкости с 1490 ^оC и 0.79 Па·с до 1270 ^оC и 0.17 Па·с соответственно. Рекомендовано использовать шихту, содержащую равные массовые доли концентратов (ПК/ИК равно 1) при расходах углеродного восстановителя в расчете на металлизацию 85% железа. В этом случае шлаки при относительно низком содержании оксида железа (3.1%) будут жидкотекучими (0.38 Па·с) с температурой начала кристаллизации 1400 ^оC, что позволит вести разделительную плавку при рабочих температурах 1500–1550 ^оC. Ключевые слова: перовскит, ильменит, концентрат, плавка, вязкость, температура начала кристаллизации.		430 – 441
Д.О. Закирьянов Моделирование растворения трифторида церия в смеси LiF–NaF–KF DOI: 10.31857/S0235010624040084 Изучение фазовых диаграмм многокомпонентных расплавленных смесей традиционно осуществляется либо экспериментальными измерениями, либо термодинамическими расчетами на основе известных экспериментальных данных. Значительно меньшую долю в методологии занимает атомистическое моделирование, а возможности такого подхода слабо изучены. В настоящей работе было проведено моделирование растворения трифторида церия в тройной эвтектике фторидов лития, натрия и калия методом молекулярной динамики. Проведено масштабное по времени и размеру ансамбля моделирование сосуществующих кристаллической фазы и расплава при нескольких температурах. Исследовано влияние размера ансамбля. Изучена скорость растворения в зависимости от температуры. Асимптота зависимости хорошо согласуется с экспериментальной температурой ликвидуса для данного состава. Дано заключение о возможности использования молекулярной динамики для определения полной растворимости компонента расплава. Ключевые слова: фазовые диаграммы, FLiNaK, растворимость, трифторид церия, молекулярная динамика.		442 – 450
И.С. Бахтеев, К.И. Олейник, А.В. Шак, Е.Л. Фурман, Р.М. Валиев, А.А. Вопнерук Отработка режимов лазерного оплавления газо-термического покрытия DOI: 10.31857/S0235010624040092 Применение меди и ее сплавов для создания деталей металлургического оборудования сопряжено с увеличением абразивного износа и высокотемпературной коррозии. В связи с этим возникает необходимость нанесения защитного покрытия. В частности, для предотвращения износа и преждевременного выкрашивания металла медных фурм производят упрочнение поверхности покрытием из диоксида циркония, стабилизированного оксидом иттрия методом газотермического напыления в атмосфере воздуха. Из- за разницы коэффициента термического расширения меди (при T = 300 К: 16.7 мкм/м ^оС и при T = 750 К: 19.7 мкм/м ^оС и ее низкой стойкости против газовой коррозии нанесение оксида циркония (производится по предварительно нанесенному промежуточному слою, играющему согласующую по коэффициенту термического расширения (КТР) роль между медной основой и керамическим покрытием. Кроме того, промежуточный слой защищает медь от газовой коррозии. При этом в качестве промежуточных слоев используются сплавы на основе никеля. Использование никеля в качестве основы промежуточных слоев обусловлено тем, что медь и никель образуют непрерывный ряд твердых растворов, таких как мельхиор или монель-металлподобные структуры. Это, в свою очередь, предполагает плавный переход теплофизических свойств от меди к никелевому сплаву. Для обеспечения повышенной адгезии переходного слоя с медью за счет увеличения площади взаимного контакта между медью и подслоем (кинжальное проплавление) и существенного повышения однородности материала промежуточного слоя из никелевого сплава применялось лазерное оплавление промежуточного подслоя (система Ni—B—Si) на лазерном комплексе на основе лазера ЛС-5 мощностью 5 кВт с роботом KUKA KR-60HA в атмосфере аргона. Для отработки режимов были проведены эксперименты на медных образцах плоской формы и тела вращения. Оптимальными параметрами процесса оплавления плоских образцов являлись: скорость обработки 33 мм/с, мощность от 400 до 3900 Вт, фокусное расстояние от 200 до 230 мм, шаг между треками: 0.25, 0.5 и 1 мм. Оптимальными параметрами процесса являлись: мощность лазерного излучения 400—450 Вт, шаг обработки 0.125; 0.5, фокусное расстояние от 200 до 210 мм. Ключевые слова: медные фурмы, технология нанесения покрытий, наплавка, плазменное напыление, лазерное легирование.		451 – 465
Владимиру Юрьевичу Шишкину – 75 лет		466 – 467
Владимиру Михайловичу Ивенко – 75 лет		468 – 469
Рекомендации для авторов по подготовке рукописей		470