Физико-химические основы металлургических процессов

Физико-химические основы металлургических процессов

Изучены возможности переработки бедных никелевых руд. Исследованы физико-химические характеристики сырья. Определены условия получения на его основе карботермическим способом нового ферросплава - ферросиликоникеля, который может быть использован для одновременного легирования и раскисления стали и для металлотермического процесса восстановления. Алюминотермическим способом с применением нового экономичного восстановителя – алюмошлака, получен ферроникель. Результаты послужат основой разработки эффективной технологии переработки североуральских никелевых руд. (ИМЕТ УрО РАН)

Разработана новая технология прецизионных холоднокатанных полос из малоуглеродистой стали для теневых масок и магнитных экранов цветных кинескопов. Технология исключает глубокое обезуглероживание стали , прецизионную холодную прокатку и термическую обработку, что позволяет повысить качество и эксплуатационные свойства отечественных кинескопов до уровня лучших мировых образцов. (ИМЕТ РАН)

Новые конструкционные материалы

Методами трансмиссионной высоковольтной электронной микроскопии, мессбауровской спектроскопии, измерения упругих и прочностных свойств выявлены особенности влияния структуры на свойства объемно-аморфизирующихся и наноструктурных сплавов на основе Fe и Al (с характерным размером нанозерен 20-30 нм), что позволило разработать новые конструкционные металлические материалы с прочностными, демпфирующими и биосовместимыми свойствами в 2 – 2,5 раза более высокими, чем для лучших зарубежных аналогов. Эти материалы успешно прошли опытное опробование в космической, сенсорной, медицинской и других областях техники. (ИМЕТ РАН)

Впервые проведены исследования сборок тепловыделяющих элементов с оболочками из ферритно-мартенситной стали, позволяющие достигнуть выгорания ядерного топлива от 10,5 до 11,6%. (ФГУП ВНИИНМ)

Керамические и другие неметаллические материалы

Изучен механизм структурообразования в многокомпонентных продуктах твердопламенного горения. Найдены способы регулирования структуры и свойств материалов, получаемых методом самораспространяющегося высокотемпературного синтеза в системах B-C-N и Ti-Ni-N. Выявлены режимы протекания процесса, обеспечивающие образование наноразмерных кристаллитов и направленное регулирование электрофизических свойств керамики. (ИСМАН)

Золь-гель методом, получены селективные наносорбенты, стабилизированные мезопористой матрицей ксерогеля, которые практически не подвержены процессам старения, характерным для микрокристаллических сорбентов. Их селективность к радионуклидам стронция настолько высока, что позволяет извлекать стронций-90 на фоне однонормального раствора CaCl₂ с коэффициентами разделения более 1000. Обычные селективные к стронцию сорбенты имеют соответствующие величины, близкие к 1. (ИХ ДВО РАН).

Обнаружен неизвестный ранее эффект эпитаксиального роста слоя продукта непосредственно в процессе самораспространяющегося высокотемпературного синтеза при безгазовом горении многослойных нанопленок системы Ti/Al, что обусловлено уникальным соответствием кристаллических структур и атомных радиусов реагентов. (ИСМАН, МГТУ)

Впервые методом просвечивающей электронной микроскопии высокого разрешения осуществлено прямое экспериментальное наблюдение наночастиц-«кентавров». Квантово-механический анализ наночастиц подтверждает вывод о том, что между классическим макромиром и микромиром существует наномир, объекты которого имеют и классические, квантовые, и свои специфические свойства. Статистические закономерности наномира также обнаруживают новые свойства (фактор времени). Существование «кентавров» является первым экспериментальным и теоретическим доказательством дуализма наномира. (ИХС РАН)

Предложен новый способ получения нанокомпозиционных материалов с металлической матрицей, основанный на сочетании предварительной механической активации порошковых смесей титана, бора и меди, с механической обработкой продукта реакции самораспространяющегося высокотемпературного синтеза и последующего спекания образца пропусканием электрического тока. Предложенным способом в системе TiB₂-Cu получен компактный высокоплотный материал с сохранением наноразмерной структуры и вариацией содержания меди от 0 до 70 %вес. Материал представляет интерес в технике электродных и электроконтактных материалов. (ИХТТМ СО РАН)

Впервые разработана методика синтеза однородных нанокристаллических пленок карбонитридов кремния SiC_xN_y и бора BC_xN_y с использованием как термических, так и нетермических методов активации нетрадиционных молекулярных предшественников: силазанов и алкиламинборанов. Найдены условия образования однородных тонких слоев и нанокомпозитов с кристаллами размером 2-5 нм, распределенными в аморфной матрице. Изучены оптические и механические свойства полученных материалов. Пленки предназначены для покрытий в оптических и механических системах, работающих в жестких условиях. (ИНХ СО РАН)

Получены ионноплазменные газотермические покрытия на основе Bi-2212 ВТСП на серебряной подложке. Совместно с Международной лабораторией сильных магнитных полей (г. Краков, Польша) исследованы их сверхпроводящие характеристики. Показано, что эти покрытия обладают высокими критическим токами (5´10³ А/см²) в магнитных полях до 8Т при температуре жидкого гелия и могут рассматриваться как перспективный материал для использования в сильных магнитных полях. (ИМЕТ РАН)

Исследование золь-гель процесса в двойных и тройных системах оксидов циркония, алюминия и редкоземельных элементов позволило установить условия синтеза ультрадисперсных и нанопорошков, обуславливающих получение керамики с низкими значениями коэффициента трения (менее 0,3 отн. единиц по стали) и удельного износа (менее 0,5 мг/км·см²), пригодной для изготовления трибологических изделий (пар трения подшипников скольжения), сформировать микроструктуру керамики с внутрикристаллитным расположением одной из фаз, что увеличивает макропрочность керамики, соответственно, с 400 до 800 МПа и повышает ее значимость как конструкционного материала. (ИПК РАН)