Том 60, № 1 (2024)

Установлены оптимальные условия известковой обработки диатомита Джрадзорского месторождения (Армения), при которых полученный гидрометасиликатный продукт обладает высокой удельной поверхностью, адсорбционной и фильтрационной способностью. Методами дериватографии, ИК-спектроскопии, рентгенографии установлен механизм образования гидрометасиликата кальция C–S–H(I) при известковой обработке диатомита. По изотермам адсорбции паров воды и бензола изучены адсорбционно-структурные свойства гидрометасиликата кальция и на их основе рассчитаны параметры пористой структуры. Показана эффективность применения гидрометасиликата кальция C–S–H(I) в качестве фильтрующего и адсорбирующего материала.

Проведены дифференциальная сканирующая калориметрия (ДСК) при атмосферном давлении и дифференциальный баротермический анализ (ДБА) при ~ 100 МПа в области температуры плавления двойных сплавов, Al–4Zn и Al–9Zn (мас. %). Установлено несколько завышенное значение температуры солидуса сплавов по данным ДСК по сравнению с равновесной фазовой диаграммой, связанное с неравновесными условиями эксперимента. С использованием методики ДБА при 100 МПа по кривым нагрева установлены завышенные температуры солидуса на 18 и 16 °С и завышенные температуры ликвидуса на 25 и 11 °С для сплавов Al–4Zn и Al–9Zn соответственно при сравнении с аналогичными температурами равновесной фазовой диаграммы Al–Zn. В результате баротермической обработки (БТО) при температуре ~ 0.8 t_s в цикле с параметрами 100 МПа/460 °С/3 ч в сплавах происходит частичный распад твердого раствора с появлением частиц Zn в матрице алюминия, при этом в сплаве Al–9Zn концентрация частиц Zn больше на 76%. Предложена термодинамическая модель мотивированного внешним давлением распада твердого раствора Al. Установлен преимущественно экспоненциальный характер распределения частиц Zn в алюминиевой матрице по размерам с эквивалентными диаметрами частиц в интервале 0.11–0.3 мкм. Обнаружено полное растворение цинка в исходном литом сплаве Al–4Zn, при этом для сплава Al–9Zn концентрация частиц цинка в исходном литом состоянии составляет 3.0×10¹¹ см^–3. После БТО концентрация преципитатов при частичном распаде твердого раствора Al достигает значений 2.5х10¹¹ и 4.4×10¹¹ см^–3 для Al–4Zn и Al–9Zn соответственно. Определены значения микротвердости для различных состояний сплавов с максимальными величинами 383±7 и 607±28 МПа для холоднодеформированных Al–4Zn и Al–9Zn соответственно. Пределы текучести и прочности, а также относительное удлинение сплавов в результате БТО+холодное деформирование имели значения: 106.5 МПа, 122.8 МПа, 14.8% (сплав Al–4Zn) и 174.9 МПа, 183 МПа, 13.2% (сплав Al–9Zn) с возможным повышением в результате искусственного старения.Показана возможность управления микроструктурой и свойствами цинксодержащих сплавов на основе алюминия при использовании БТО (горячего изостатического прессования).

В работе исследовано влияние импульсного отжига на кристаллизацию пленок оксида гафния, синтезированных методом атомно-слоевого осаждения. Разработана модель кристаллизации. Эксперимент и моделирование показывают, что механизм кристаллизации достаточно сложный и зависит от температуры. При температурах отжига 600–700 °C кристаллизация носит диффузионный характер: кислород диффундирует в пленку, взаимодействует с вакансиями кислорода и избыточным гафнием, происходит рост нанокристаллов. При более высоких температурах энергия активации процесса кристаллизации возрастает и становится больше энергии активации диффузии кислорода. Предполагается, что в процессе кристаллизации может принимать участие дважды ионизованная вакансия кислорода.

Показана возможность построения зависимости эффективного коэффициента разделения β от степени дистилляции g и температуры (при заданных значениях давления пара испаряемого вещества, числа Пекле при температуре плавления, энергии активации диффузии примеси и начального коэффициента разделения β₀) через построение зависимости чистоты конденсата от g при заданном β₀ и значениях числа Пекле, соответствующих ряду рассматриваемых температур. Приведен пример расчета указанной зависимости для модельного материала на основе бериллия. Отмечены закономерности названной зависимости.

Исследованы рентгенографические и ионопроводящие свойства нанокерамического твердого раствора (Pb_0.67Cd_0.33)_0.825Sr_0.175F₂ (структурный тип CaF₂, пр. гр. Fm$\overline{3}$m). Нанокристаллические порошки получены методом механохимического синтеза с использованием двух видов шихты. В первом способе в качестве реагентов взяты индивидуальные плавы PbF₂, CdF₂ и SrF₂, во втором – предварительно сплавленный твердый раствор Pb_0.67Cd_0.33F₂ и SrF₂. Обнаружено, что способ приготовления шихты не влияет на формирование и свойства тройного твердого раствора. Параметры решетки твердого раствора (Pb_0.67Cd_0.33)_0.825Sr_0.175F₂ равны a = 5.778 и 5.772 Å для первого и второго способов соответственно. Оценка среднего размера областей когерентного рассеяния в нанопорошках по рентгеновским данным дает величину в несколько десятков нм. Нанокерамику готовили холодным прессованием порошков, ее плотность составляла 80% от рентгенографической плотности твердого раствора (6.89 г/см³). После отжига при 500 °С в течение 2 ч плотность керамики увеличилась до 90%. Ионная проводимость σ_dc исходной и отожженной нанокерамики равна 2.5×10^–6 и 1.2×10^–5 См/см соответственно. Значение σ_dc для отожженной нанокерамики по сравнению с монокристаллом такого же состава меньше на 20%.

Пористый композит интерметаллид/керамика с взаимопроникающими фазами получен самораспространяющимся высокотемпературным синтезом (СВС) в образцах модельной системы Ni–Al–Ti–B. Исходная шихта готовилась из композитных гранул (состав 3Ni+Al), полученных механическим активированием, и порошковой смеси титана и бора (состав Ti+2B). СВС реализован в режиме горения. В волне горения протекали две основные химические реакции: между алюминием и никелем в гранулах и между титаном и бором в смеси вокруг гранул. При горении вокруг гранул формировался пористый каркас из TiB₂, в который происходила инфильтрация расплава алюминидов никеля из гранул. Твердая фаза СВС-продукта содержит взаимопроникающие мелкозернистые каркасы диборида и интерметаллида. Композит имеет развитую разномасштабную пористость.

Работа посвящена исследованию влияния способа переработки гипсосодержащих отходов на степень извлечения из них редкоземельных металлов (РЗМ). Гипсосодержащие отходы производства фосфорной кислоты обрабатывали водными растворами различных кислот в интервале температур 25–140 °С при соотношении Т : Ж от 1 : 1 до 1 : 3. Установлено, что максимальное выделение РЗМ из фосфогипса достигается при обработке соляной и азотной кислотами при температуре кипения водных растворов соответствующих кислот. Преимущество отдается азотной кислоте, так как после кислотной обработки в гипсе образуется большое количество нитратов, которые можно использовать в качестве сельскохозяйственного удобрения. Обработка фосфогипса при повышенных температурах и давлении приводит к большему растворению гипса, но не увеличивает выход РЗМ из него. Максимальная экономическая эффективность выделения РЗМ из фосфогипса достигается при соотношении Т : Ж примерно 1 : 2, температуре обработки 103–105 °С и времени каскада не более 10 мин.