Физикохимия взаимодействия наночастиц тугоплавких соединений с поверхностно-активным веществом в расплавах на основе Ni и Fe и их влияние на структурные свойства тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.16.02, кандидат наук Анучкин, Сергей Николаевич

• Анучкин, Сергей Николаевич
• кандидат наук
• 2013

Оглавление диссертации кандидат наук Анучкин, Сергей Николаевич

Содержание

Введение

I. Аналитический обзор литературы

1. Роль поверхностных явлений при удалении неметаллических включений

2. Влияние размера частиц на процесс адсорбции и взаимодействие НЧТФ с ПАВ в растворах

3. Модифицирование металлических расплавов ультрадисперсными порошками

3.1. Литературный обзор по модифицированию металлических расплавов

3.1.1. Влияние УДП на различные марки сталей

3.1.2. Влияние УДП на различные марки чугунов

3.1.3. Влияние УДП на жаропрочные никелевые сплавы

3.1.4. Выводы по литературному обзору

3.2 Патентный обзор по модифицированию металлических расплавов

4. Механохимия и приготовление композиционного материала в планетарной мельнице

5. Анализ способов рафинирования металла от примесей цветных металлов

6. Выводы по главе 1

II. Физико-химическое исследование композиционного материала, содержащего НЧТФ, для введения их в жидкий металл

1. Стандартная энергия Гиббса диссоциации частиц в жидком металле

2. Смачиваемость металлических расплавов тугоплавкими соединениями

3. Получение наночастиц плазмохимическим синтезом

4. Анализ строения и свойств полученных наночастиц тугоплавких фаз

5. Свойства матричного микронного порошка никеля и железа

6. Методика приготовления композиционного материала методом механохимии

7. Расчет энергонапряженности планетарных мельниц

8. Исследование структуры и морфологии композиционного материла

9.Анализ удельной поверхности и дисперсного состава частиц композиционного материала

10. Исследование фазового состава и структуры композиционного материла

11. Химический анализ композиционного материала

12. Выводы по главе II

III. Физико-химические закономерности гетерофазного взаимодействия экзогенных наночастиц тугоплавких фаз с ПАВ металлического расплава

1. Механизм гетерофазного взаимодействия НЧТФ с ПАВ

2. Гетерофазное взаимодействие в модельной системе N¡-8-НЧТФ

2.1. Термодинамика системы №-8

2.2. Термодинамика удаления серы в виде 8г, 80г, Нг8 и образования сульфидов

2.3. Подготовка образцов и методика работы с вакуумной индукционной печью

2.4. Влияние времени выдержки на гетерофазное взаимодействие НЧТФ с серой

2.5. Теоретический анализ процесса удаления ансамблей НЧТФ+ПАВ из расплава

2.6. Влияние размера НЧТФ на гетерофазное взаимодействие НЧТФ с серой

2.7. Влияние доли НЧТФ в расплаве на гетерофазное взаимодействие НЧТФ с серой

2.8. Выводы по гетерофазному взаимодействию в модельной системе №-8-НЧТФ

3. Гетерофазное взаимодействие в модельной системе №-8п-НЧТФ

3.1. Термодинамика системы Ni-Sn

3.2 Поверхностное натяжение системы Ni-Sn

3.3 Термодинамика удаления олова из расплава Ni-Sn

3.4. Влияние размерных факторов на гетерофазное взаимодействие НЧТФ с оловом

3.5. Выводы по гетерофазному взаимодействию в модельной системе Ni-Sn-НЧТФ

4. Гетерофазное взаимодействие в модельной системе Fe-Sn-НЧТФ

4.1. Термодинамика системы Fe-Sn

4.2 Поверхностное натяжение системы Fe-Sn

4.3 Термодинамика удаления олова из расплава Fe-Sn

4.4. Влияние размерных факторов на гетерофазное взаимодействие НЧТФ с оловом

4.5. Выводы по гетерофазному взаимодействию в модельной системе Fe-Sn-НЧТФ

5. Удаление примесей цветных металлов меди и олова из сталей и сплавов

5.1. Удаление меди из нержавеющей стали 12Х18Н10Т

5.2. Удаление меди и олова из сложнолегированного никелевого сплава ЭП708ВД

5.3. Удаление меди и олова из трубной стали 10Г2ФБ

5.4. Выводы по удалению примесей цветных металлов из сталей и сплавов

6. Выводы по главе III

IV. Влияние наночастиц тугоплавких соединений на структурные свойства расплава

1. Метод большой капли для определения поверхностного натяжения и плотности металлических расплавов

2. Методика работы с горизонтальной печью сопротивления для измерения поверхностного 117 натяжения и плотности расплавов методом большой капли

3. Теоретический расчёт полной погрешности измерения поверхностного натяжения в методе большой капли по предложенной методике

4. Структурные свойства никеля различных марок

5. Структурные свойства системы Ni-S

6. Структурные свойства системы Ni-S-НЧТФ

6.1. Поверхностное натяжение системы Ni-S-НЧТФ

6.2. Плотность системы Ni-S-НЧТФ

7. Структурные свойства системы Ni-Sn

8. Структурные свойства системы Ni-Sn-НЧТФ

8.1. Поверхностное натяжение системы Ni-Sn-НЧТФ

8.2. Плотность системы Ni-Sn-НЧТФ

9. Структурные свойства систем Fe и Fe-Sn

10. Структурные свойства системы Fe-Sn-НЧТФ

10.1. Поверхностное натяжение системы Fe-Sn-НЧТФ

10.2. Плотность системы Fe-Sn-НЧТФ

11. Влияние наночастиц на размер зерен никеля

12. Анализ неметаллических включений системы Ni-S-НЧТФ

13. Выводы по главе IV

Общие выводы по работе

Список литературы

Список работ, опубликованных по теме диссертации

Приложение

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Физикохимия взаимодействия наночастиц тугоплавких соединений с поверхностно-активным веществом в расплавах на основе Ni и Fe и их влияние на структурные свойства»

Введение

Актуальность проблемы

За последние десять лет интенсивное развитие получили нанотехнологии в различных областях науки и техники. Они уже широко применяются в фармакологии, в производстве материалов для электроники, машиностроении, строительстве, в авиационной и космической отраслях. Нанотехнологии используются и в металлургии, которая продолжает оставаться одной из базовых отраслей промышленности. Основной проблемой металлургии является повышение качества изделий, в связи с чем ведется непрерывный поиск новых, более эффективных и универсальных способов улучшения свойств металла, в том числе и за счет рафинирования его от вредных примесей. Примечательно, что за последние годы применение порошкообразных материалов для рафинирования и модифицирования металлических расплавов приобрело большие масштабы. Благодаря уменьшению размеров частиц порошка увеличивается интенсивность взаимодействия с матрицей, что приводит к более качественным результатам и к повышению эффективности процесса. Поэтому разработка новых подходов с применением порошковых наночастиц открывает новые пути для улучшения качества металла.

За последние годы в мире выполнены исследования, посвященные процессам инокулирования с использованием ультрадисперсных частиц (оксидов, нитридов, карбидов, карбонитридов и т.д.) в расплавах на основе железа (чугуны, стали), никеля (сложнолегированные жаропрочные сплавы), алюминия и магния. Рассмотренные работы, посвящены, как правило, влиянию частиц на механические характеристики готовых изделий, но недостаточно полно рассмотрены физико-химические закономерности выбора ультрадисперсных частиц для конкретных сплавов, а также недостаточно подробно теоретическое обоснование их возможного взаимодействия с расплавом и поведения при кристаллизации. Во всех случаях отмечается положительный эффект, однако результаты действия ультрадисперсных частиц разняться и существенно зависят от выбранной системы.

По происхождению тугоплавкие неметаллические включения в металлическом расплаве могут быть либо эндогенные, либо экзогенные. Эндогенные неметаллические включения образуются в результате химических реакций введенных различных компонентов с растворёнными в металле примесями. Большую часть эндогенных неметаллических включений составляют, как правило, не удалившиеся частицы, образованные в результате процесса раскисления. Экзогенные неметаллические включения вносятся в металл извне и к ним относятся продукты эрозии огнеупоров, частицы шлака, ферросплавов и т.д., не успевшие раствориться или всплыть на поверхность жидкого металла. Обычные эндогенные неметаллические включения являются нежелательными, так как снижают эксплуатационные

свойства изделий. Эти включения, в основном, имеют микронный размер и хаотично распределены в расплаве из-за взаимодействия с ним, а также из-за влияния гравитационных сил. Однако введенные экзогенные неметаллические наноразмерные частицы, на которые слабо влияют гравитационные силы, за счет своей развитой поверхности, даже в очень малых количествах, интенсивно взаимодействуют с примесями расплава, развивая процессы рафинирования, а также являются дополнительными центрами кристаллизации при затвердевании и улучшают механические свойства металла. С учетом представленного выше одним из перспективных направлений нанотехнологий в металлургии триады железа является использование наноразмерных частиц тугоплавких фаз (НЧТФ) в жидком металле как виде реагентов для рафинирования расплавов, так и в виде инокуляторов, влияющих на процесс кристаллизации и структуру металла.

Исследования, посвященные процессам инокулирования показали, что одной из главных проблем является введение НЧТФ в жидкий металл. Прямое введение нанопорошков невозможно в связи с тем, что при нагреве они достаточно легко агломерируют, интенсивно взаимодействуют с адсорбированными газами и плохо смачиваются жидким металлом. В ряде работ указано на плакирование поверхности наночастиц и их введение в виде композиционного материала, но недостаточно полно рассмотрены физико-химические закономерности процессов приготовления композиционного материала с НЧТФ и связанные с этим процессы равномерного распределения НЧТФ в нем и в дальнейшем в металлическом расплаве. Поэтому необходимы исследования по изучению обработки наночастиц с микронными частицами матричного металла методами механохимии с целью достижения равномерного распределения наночастиц в композиционном материале, а также по способам его ввода с достижением равномерного распределения НЧТФ в расплаве.

В настоящее время существует достаточно большое число модельных теорий о строении жидких металлов, однако во всех моделях имеются определенные допущения и между ними мало единства, чтобы создать универсальную модель жидкого состояния. Для анализа бинарных систем и более сложных металлических расплавов наиболее полно применима квазихимическая модель. Согласно данной модели, металлический расплав состоит из пространственных областей - кластеров, расположение атомов внутри которых характеризуется определенной упорядоченностью (ближним порядком). В результате взаимодействия атомов различной химической природы возникают кластеры разного состава и строения, обладающие неодинаковой устойчивостью во времени. Устойчивые во времени кластеры возникают только благодаря примесям, которые, как правило, образуют с атомами матрицы более прочные связи, чем атомы матрицы между собой [1]. И хотя данная модель позволяет рассмотреть существование кластеров, их взаимодействие с неметаллическими включениями не

рассмотрено. Следует учесть, что некоторые вредные примеси являются поверхностно-активными веществами (ПАВ), что приводит к существованию их градиента концентрации в расплаве и перераспределению на границе раздела фаз, что также влияет на структуру образовавшихся кластеров и их взаимодействие с неметаллическими частицами. Поэтому, притом, что порошкообразные материалы, используемые для рафинирования металлических расплавов, применяются длительное время, механизмы взаимодействия микрочастиц тугоплавкой фазы с вредными примесями, в расплавах изучены недостаточно полно или рассмотрены в виде гипотез. Данные о взаимодействии наночастиц с вредными примесями в металлических расплавах в литературе отсутствуют, поэтому интерес представляет исследование процессов, происходящих при введении НЧТФ в металлический расплав, содержащий вредные примеси, проявляющие поверхностно-активные свойства.

В работах, посвященных взаимодействию наночастиц с ПАВ в растворах при комнатной температуре, отмечено, что ПАВ адсорбируются на поверхности наночастиц, причем, чем больше кривизна поверхности твердой фазы, тем интенсивнее идет процесс адсорбции. Можно предположить, что данные процессы справедливы и для высокотемпературных металлических расплавов, и, после введения НЧТФ в расплав, на поверхности частицы будет происходить адсорбция вредных примесей с образованием ансамблей НЧТФ+ПАВ, формированием макроскопической фазы и удалением ее под влиянием сил адсорбционной природы из жидкого металла. Таким образом, может реализоваться процесс рафинирования металла от вредных примесей, проявляющих поверхностно-активные свойства.

В современном мире, металлургическая промышленность «наработала» огромное количество металла и дальнейшая тенденция сводиться к переработке металлолома, и уменьшения добычи металлической руды [2]. В результате постоянная переработка металлического лома и увеличение его доли в шихтовых материалах металлургического производства приводит к возрастающему загрязнению цветными металлами. Цветные металлы, как правило, являются вредными примесями, поэтому проблема их удаления становиться всё более актуальной. Сложность ее решения обусловлена тем, что некоторые примеси цветных металлов являются более благородными металлами, что делает неприменимыми традиционные способы рафинирования и требуется новый подход для решения проблем удаления примесей цветных металлов. С учетом того факта, что некоторые примеси цветных металлов проявляют поверхностно-активные свойства, использование наночастиц позволит рассмотреть новые пути их удаления. Поэтому изучение физикохимии взаимодействия НЧТФ с ПАВ приведет к новому подходу, позволяющему уменьшать содержание вредных примесей, в том числе и примесей цветных металлов, что приведет к дальнейшему совершенствованию технологии процессов рафинирования и модифицирования жидких и твердых металлов.

Цель работы

Целью настоящей работы является физико-химическое обоснование выдвинутой гипотезы о взаимодействии НЧТФ с ПАВ расплавов на основе никеля и железа, разработка методики введения НЧТФ в жидкий металл и экспериментальное исследование гетерофазного взаимодействия НЧТФ с ПАВ в модельных расплавах Ni-S, Ni-Sn, Fe-Sn, а также исследование влияния НЧТФ на структуру металла. Подтвердить эти положения о рафинировании металла от вредных примесей ПАВ-цветных металлов при изучении взаимодействия НЧТФ с расплавами промышленного производства сталей и сплавов на основе железа и никеля.

Цель работы состоит из нескольких задач:

- развитие физико-химических закономерностей процесса подготовки композиционного материала с учетом равномерности распределения НЧТФ в нем для реализации ввода наночастиц в жидкий металл;

-изучение влияния различных размерных факторов (природа и размер НЧТФ, время пребывания НЧТФ в расплаве и их концентрация) на адсорбционное взаимодействие НЧТФ с ПАВ расплава;

-исследование структуры металлических расплавов с введенными в них экзогенными НЧТФ в зависимости от размерных факторов;

- выработка рекомендаций по технологии удаления примесей цветных металлов из расплавов черных металлов при промышленном производстве.

Методы исследования

В работе использовали НЧТФ, полученные методом плазменного синтеза. При приготовлении композиционного материала, содержащего НЧТФ для введения в жидкий металл, использовали планетарные мельницы Retsch РМ-400 и Fritsch Pulverisette 6. Удельную поверхность анализировали методом БЭТ на анализаторе Micrometrics TriStar 3000, а дисперсный состав методом лазерной дифракции - на анализаторе Mastersizer 2000, Malvern. Рентгенофазовый анализ композиционного материала проводили на дифрактометрах ДРОН-ЗМ и Rigaku Ultima 4. Структуру и морфологию композиционного материала исследовали на атомно-силовом микроскопе Solver P47-PRO, на сканирующем электроном микроскопе NVision 40 и на растровом электронном микроскопе Quanta 3D FEG. Содержание кислорода определяли фракционным газовым анализом на приборе "LECO" ТС-600. Исследование гетерофазного взаимодействия реализовали при плавке в вакуумной индукционной печи с дальнейшим анализом серы методом окислительного плавления на анализаторе фирмы «LECO» модели CS-400. Содержание олова анализировали на атомно-эмиссионном спектроскопе с индуктивно-

связанной плазмой фирмы Jobin Yvon, модель «Ultima 2». Поверхностное натяжение и плотность расплавов измеряли методом большой капли с фотографированием капли в твердом и жидком состояниях цифровым фотоаппаратом Nikon D70 и обработкой полученных изображений с помощью ПО Adobe Photoshop 7.0 и Drop (расчет по методу Лапласа) [3].

Научная новизна

В работе получены следующие новые результаты:

Впервые выдвинута гипотеза о гетерофазном взаимодействии НЧТФ с ПАВ в металлическом расплаве с образованием ансамблей Ме-(НЧТФ+ПАВ) и об их удалении на границы раздела фаз Ме-газ, Ме-керамика, Ме-шлак, и на основании данной гипотезы подтверждено удаление ПАВ примесей серы/олова/меди из металлических расплавов.

Используя физико-химические методы исследования, впервые изучено распределение НЧТФ в композиционном материале для ввода их в металлический расплав. Исследованы особенности строения и свойства композиционного материала с НЧТФ и усовершенствовали методику приготовления композиционного материала методами механохимии.

Впервые исследовано гетерофазное взаимодействие НЧТФ (АЬОз и TiN) с серой в модельном расплаве Ni-S и подтверждено удаление серы до 46 отн. % по адсорбционному механизму из расплава в виде ансамблей на границы раздела фаз. Изучено влияние размерных факторов (размер НЧТФ, их доля в расплаве и время выдержки) на степень удаления серы.

Впервые изучено удаление олова из модельных расплавов Ni-Sn и Fe-Sn в зависимости от доли НЧТФ и времени изотермической выдержки в расплаве и, с учетом термодинамического анализа испарения олова и опытов без введения НЧТФ, подтверждено удаление Sn до 21 отн. % при гетерофазном взаимодействии НЧТФ с оловом.

Впервые исследованы структурные свойства расплавов Ni-S, Ni-Sn и Fe-Sn в присутствии экзогенных НЧТФ и показано влияние ансамблей на эти свойства.

В лабораторных условиях впервые исследовано удаление примесей цветных металлов меди и олова из сталей и сплавов типа 12Х18Н10Т и ЭП708ВД производства ОАО «Металлургический завод «Электросталь», 10Г2ФБ производства ОАО «Северсталь» при обработке их в вакуумной индукционной печи, и показано, что после ввода НЧТФ степень удаления Си составляла до 35 отн. %, a Sn до 25 отн. % в зависимости от размерных факторов.

Практическая ценность работы

Полученные в работе научные результаты послужат основанием для разработки новых элементов технологий рафинирования сложнолегированных сталей и сплавов от примесей

цветных металлов, проявляющих поверхностно-активные свойства. Разработанные научно-обоснованные методики выбора тугоплавких наночастиц для соответствующих сталей и сплавов, созданные методики получения композиционного материала с тугоплавкими наночастицами и введения материала в металл в виде порошковой проволоки или спрессованных таблеток в контейнере позволят обеспечить управление этим процессом и равномерное распределение наночастиц в металле при плавке в ДСП, ВИП, ВДП, ЭШП с контролем процесса инокулирования при кристаллизации.

Апробация работы

Основные результаты доложены и обсуждены на: пяти Российских ежегодных конференциях молодых научных сотрудников и аспирантов Института металлургии и материаловедения им. A.A. Байкова РАН (Москва, 2008-2012 гг.), Всероссийской конференции «Физико-химические аспекты технологии наноматериалов, их свойства и применение» (Москва, 2009 г.), III Международной конференции с элементами научной школы для молодежи «Функциональные наноматериалы и высокочистые вещества» (Суздаль, 2010 г.), IV Всероссийской конференции по наноматериалам «НАНО-2011» (Москва, 2011 г.), XIII Российской конференции «Строение и свойства металлических и шлаковых расплавов» (Екатеринбург, 2011 г.), Международной научной конференции «Физико-химические основы металлургических процессов», посвященной 110-летию со дня рождения академика A.M. Самарина (Москва, 2012 г.), III Международной конференции «Современные требования и металлургические аспекты повышения коррозионной стойкости и других служебных свойств углеродистых и низколегированных сталей» (Москва, 2012 г.), заседании НТС ЦИЛ ОАО «Металлургический завод «Электросталь»» (Электросталь, 2012 г.), заседании НТС металлургической лаборатории № 16 ФГУП «ВИАМ» (Москва, 2012 г.), научном совете по новым материалам при комитете МААН по естественным наукам (Киев, 2013 г.)

Публикации

Основное содержание диссертационной работы отражено в 11 статьях в рецензируемых журналах и в 10 сборниках трудов конференций.

Структура диссертации

Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, выводов, приложения и списка литературы из 174 наименований. Общий объем диссертации 177 страниц, в том числе 86 рисунков и 25 таблиц.

I. Аналитический обзор литературы

Использование порошкообразных материалов для рафинирования и модифицирования металлов в настоящее время приобрело огромные масштабы, однако, отсутствие универсальной модели жидкого состояния и неполное представление о физико-химическом взаимодействии поверхностно-активных веществ, кластеров и неметаллических включений между собой не позволяет в полной мере рассмотреть механизмы взаимодействия неметаллических частиц с вредными примесями в расплавах. Данные о взаимодействии наноразмерных частиц с вредными примесями, проявляющими поверхностно-активные свойства, в металлических расплавах в литературе отсутствуют. Поэтому требуется уделить особое внимание рассмотрению различных механизмов взаимодействия наночастиц с ПАВ в растворах при комнатной температуре, влиянию размера частиц на поверхностные свойства, изучению роли поверхностных явлений при удалении неметаллических включений. Это позволит более полно представить адсорбционный механизм взаимодействия НЧТФ с ПАВ в жидких металлах для дальнейшей реализации технологии рафинирования и модифицирования жидких и твердых металлов.

1. Роль поверхностных явлений при удалении неметаллических включений

При рассмотрении физико-химических закономерностей удаления неметаллических частиц тугоплавкой фазы из расплавов особое внимание следует уделить размеру частиц и влиянию поверхностных явлений. Процессы удаления крупных частиц отличаются от процессов, связанных с удалением мелких включений. Удаление крупных частиц происходит в течение первых же минут, что связано с действием гравитационных сил и коагуляции. Для процесса удаления малых включений гравитация уже не является определяющей, решающее значение приобретают поверхностные явления.

В работе Минаева [4] рассмотрена роль поверхностных явлений в механизме металлургических процессов, связанных с удалением неметаллических включений. Автор рассмотрел систему, в которой концентрация продуктов раскисления диспергированной фазы достаточно мала, чтобы можно было пренебречь процессами коагуляции, а размер частиц достаточно мал (10-20 мкм и менее), чтобы можно было пренебречь гравитационными силами. В условиях, когда объем и температура постоянны, критерием устойчивости такой системы является изменение энергии Гельмгольца при переносе неметаллической частицы из объема жидкой стали на поверхность. Минаев определил значение ^ для двух последовательных равновесных состояний неметаллической частицы (а-фаза) со сферической поверхностью

раздела фаз. В первом состоянии частица находится внутри металлической фазы (у), во втором - на поверхности раздела металла с газовой фазой ((3).

Рассматривая переход неметаллической частицы из объема металла на границу раздела фаз металл-газ автором было найдено изменение энергии Гельмгольца .Р:

+

(-

(Т^А^г)-(т\агЦаг) +

где ДБ- изменение энергии Гельмгольца, Дж/моль; а - межфазное натяжение, Дж/м р - давление, Па; V - объем, м"*;

А - площадь поверхности, м ;

(д., - химический потенциал ¿-го компонента, Дж/моль; п, - число молей ¡-го компонента, моль.

0)

В монографии [4] отмечено, что изменение Г, является наиболее общим критерием, характеризующим направление рассмотренного процесса выхода неметаллической частицы на поверхность металла с учетом адсорбции, растворимости и сжимаемости. На основании этого Минаевым была произведена оценка целесообразности учета энтропийного фактора. В результате оценки для ряда металлургических систем твердых оксид - жидкий металл было показано, что энтропийный член представляет собой малую величину существенно более высокого порядка, чем член, включающий а. Следовательно, он может влиять на устойчивость лишь очень малых частиц. Межфазное натяжение является значительно более сильным фактором. Автор отмечает, что при межфазном натяжении около 1000 мДж/м2 образование устойчивых взвесей, возможно при размерах неметаллических частиц < 0,001 мкм. При снижении межфазного натяжения до 100 мДж/м2 размер частиц в равновесной взвеси возрастает до 0,03 мкм. Таким образом, проведенные Минаевым оценки с учетом энтропийного фактора показывают, что в металлургических системах устойчивость продуктов раскисления в расплавах предопределяется межфазным натяжением на границе неметаллическая частица - жидкий металл.

Еще одним важным механизмом, который рассматривается в монографии Минаева [4] является движение частиц в вязкой среде под действием градиента концентрации поверхностно-активных веществ. Поверхностно - активные вещества в расплаве (кислород, сера, фосфор, кремний, марганец и др.), адсорбируясь на межфазной границе, приводят к

возникновению градиента межфазного натяжения. Это явление приводит к диффузиофоретичеекому движению частиц при наличии в среде градиента химического потенциала поверхностно-активного вещества. Диффузиофоретическое движение может возникнуть при неоднородной адсорбции на поверхности жидкой капли вследствие движения ее поверхности.

С целью исследования движения частиц в концентрационном поле (диффузиофорез), Минаевым была рассмотрена частица в поле градиента концентрации третьего поверхностно-активного компонента. Элементарное перемещение частицы на Дх приведет к градиенту поверхностной энергии, вследствие изменения условий адсорбции вдоль поверхности частицы. Полагая, что адсорбция для достаточно разбавленных растворов пропорциональна концентрации в рамках закона Генри, Минаев получил уравнение для сферических частиц:

/ = 4ЛГ2Д7Г'

'ЭС4

V дх у

(2)

2

где f - сила, действующая на частицу, Н/м ;

Я - газовая постоянная, Я = 8,31 Дж/(моль К);

Г' - коэффициент Генри в уравнении изотермы адсорбции;

С - концентрация, г/моль.

Эта дополнительная сила, действующая на частицу, должна приводить к изменению скорости ее движения, тем большему, чем больше градиент химического потенциала вдоль поверхности частицы. Составляющая скорости, обусловленная адсорбционными силами, определяется уравнением:

З/7 С сЬс

где Уф - скорость обусловленная поверхностными явлениями, м/с; г] - вязкость среды; С - концентрация, моль/м3.

Суммарная установившаяся скорость движения сферической частицы плотностью р в среде с плотностью рср:

(А К] g-Ap- f r \ r

— —

19 J U J VI)

где V - скорость движения сферической частицы, м/с; г) - динамическая вязкость среды, Па с; g - ускорение свободного падения, g = 9,8 м с ; Ар - разность плотностей, кг/м3.

В этой же монографии Минаевым были проведены эксперименты по определению размеров включений, для которых силы адсорбционной природы, вызывающие механическое перемещение, превышают гравитационные или сравнимы с ними. Выбирая заниженное значение градиента концентрации кислорода в металле (10~4 %/см), автором было получено уравнение для силы, связанной с адсорбционными эффектами и отнесенной к единице объема:

ЗФ YRT dC_

Jф ~ . 2^1 ' ^ '

4 ж С ах

2

где Ф - поверхность частицы, м ; Т - температура, К.

Для сравнительного анализа автор произвел расчет скоростей, сообщаемых частицам, поверхностными (Уф) и гравитационными (уу) силами, с использованием закона Стокса для движения в вязкой среде. Результаты расчетов представлены на рисунке 1.

Рисунок 1 - Скорости движения и силы (отнесены к единице объема), действующие на продукты раскисления сферической формы [4]

Результаты расчетов показали, что даже при столь малых градиентах концентрации кислорода, сила Тф, связанная с адсорбционным эффектом, заставляет двигаться частицы размерами < 20 мкм со скоростями большими, чем сила гравитационной природы fy [4].

Увеличение Минаевым градиента концентрации кислорода до 10"3 %/см приводит к тому, что размер частиц, начиная с которого скорость, связанная с адсорбционными силами, превышает вызванную гравитацией, возрастает с 30 до 270 мкм.

Для случая, когда гравитационная сила сравнима с адсорбционной, автор выводит формулу суммарной скорости при стационарном движении:

v =

v3?7y

+ grader

(6)

Можно сделать вывод, что для частиц размером менее 20 мкм адсорбция поверхностно -активных веществ на поверхности твердых включений в расплаве приводит к возникновению движения твердых частиц. Можно предположить, что такие включения, перемещаясь с неодинаковыми скоростями, сталкиваются и укрупняются в результате слипания или коагуляции. Укрупненные частицы всплывают уже при доминирующем действии гравитационных сил.

В работе [5] рассмотрено мицеллообразование в растворах поверхностно активных веществ, и показана зависимость образования мицелл от концентрации ПАВ. При концентрациях поверхностно-активных веществ, близких к первой критической концентрации, в растворе начинают формироваться сферические мицеллы. Далее, с увеличением концентрации поверхностно-активных веществ, строение мицелл усложняется: в результате слипания сферические превращаются в глобулярные (сплюснутые с полюсов сферы) и цилиндрические мицеллы. Причем появление цилиндрических мицелл свидетельствует о том, что концентрация раствора превысила вторую критическую концентрацию. Помимо рассмотренных мицелл при концентрациях, превышающих вторую критическую концентрацию, за счёт объединения цилиндрических мицелл, могут формироваться ориентационно упорядоченные гексагональные мицеллярные структуры. При дальнейшем увеличении поверхностно-активных веществ в растворе не только изменяется форма и увеличивается размеры мицелл, но и происходит их активное объединение.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Анучкин, Сергей Николаевич, 2013 год

Список литературы

1. Еланский Г.Н. Строение и свойства металлических расплавов / Г.Н. Еланский, Д.Е. Еланский.

- Московский государственный вечерний металлургический институт, 2006. - 228 с.

2. Производство стали чистой от примесей цветных металлов / А.С. Еузенкова, С.С.Иванов, Г.А. Исаев и др. - М.: МГВМИ, 2008. - 118 с.

3. Software package for determination of surface tension of liquid metals / A.S. Krylov, A.V. Vvedensky, A.M. Katsnelson, A.F. Tugovikov // Journal of Non-Crystalline Solids. - 1993. -V. 845.-P. 156-158.

4. Минаев Ю.А. Поверхностные явления в металлургических процессах / Ю.А. Минаев. -М.: Металлургия, 1984. - 152 с.

5. Русанов А.И. Мицеллообразование в растворах поверхностно-активных веществ / А.И. Русанов - СПб.: «Химия», 1992. - 280 с.

6. Русанов А.И. Фазовые равновесия и поверхностные явления / А.И. Русанов - Ленинград:

«Химия», 1967.-388 с.

7. О влиянии кривизны поверхности неорганических наночастиц на их формирование в растворах, содержащих хорошо адсорбирующиеся органические соединения / Б.А. Розенберг, Н.Ф. Сурков, С.Ш. Рехвиашвили и др. // Российские нанотехнологии. -2008. - т. 3. - № 7-8. - С. 84-87.

8. Luo М. Heterogeneous or competitive self-assembly or surfactants and nanoparticles at liquid -

liquid interfaces / Mingxiang Luo, Yanmei Song, Lenore L. Dai // Molecular Simulation. - 2009. -V. 35.-№ 10- 11.-P. 773-784.

9. Свойства наноразмерных порошков железа, полученных химико-металлургическим методом

с применением поверхностно-активных веществ / Ю.В. Конюхов, В.В. Левина, Д.И. Рыжонков, И.И. Пузик // Российские нанотехнологии. - 2008. - № 5-6. - Т. 3. - С. 108 - 113.

10. Волнянко Е.Н. Влияние адсорбционного модифицирования на агрегативную устойчивость и поверхностные свойства нанодисперсного Р-сиалона / Е.Н. Волнянко, В.А. Смуругов, С.Ф. Ермаков // Вестник ВГУ, Серия: Химия, биология, фармация. - 2007. - № 2. - С. 17-23.

11. Preparation of ZnO nanoparticles by a surfactant-assisted complex sol-gel method using zinc nitrate / Y.L. Zhang, Y. Yang, J.H. Zhao et al // J Sol-Gel Sci. Technol. - 2009. - № 51. -P. 98-203.

12. Hygroscopic Growth and Deliquescence of NaCl Nanoparticles Coated with Surfactant AOT / A. Alshawa, O. Dopfer, C.W. Harmon et al // J. Phys. Chem. A. - 2009. - № 113. - P. 7678-7686.

13. Kang Q. Influence of Light Scattering by Residual Alumina Nanoparticles on the Analysis of Surfactants Adsorption Using Spectroscopy / Qi Kang, Bao Yu Gao // Journal of the International Adsorption Society. -2005,- V. 11.-№5-6.-P. 519-527.

14. The Critical Role of Surfactants in the Growth of Cobalt Nanoparticles / Yuping Bao, Wei An, C. Heath Turner, Kannan M. Krishnan // Langmuir. - 2010. - № 26 (1). - P. 478^183.

15. Kwak K. Viscosity and thermal conductivity of copper oxide nanofluid dispersed in ethylene glycol / Kiyuel Kwak, Chongyoup Kim // Korea-Australia Rheology Journal. - 2005. - V. 17. -№2.-P. 35-40.

16. Effect of nanoparticles on sessile droplet contact angle / S.Vafaei, T. Borca-Tasciuc, M.Z. Podowski et al // Institute of physics publishing. - 2006. - V. 17. - P. 2523 - 2527.

17. The effect of nanoparticles on the liquid-gas surface tension of Bi2Te3 nanofluids / Saeid Vafaei, Arup Purkayastha, Abhishek Jain et al // Nanotechnology. - 2009. - V. 20. - P. 1-6.

18. Xie H. Effects on the Phase Transformation Temperature of Nanofluids by the Nanoparticles / Huaqing Xie, Jifen Wan, Lifei Chen // J. Mater. Sci. Technol. -200 8. -V. 24. -№ 5. -p. 742 - 744.

19. Chen Ruey-Hung. Surface tension of evaporating nanofluid droplets / Ruey-Hung Chen, Tran X. Phuoc, Donald Martello // International Journal of Heat and Mass Transfer. - 2011. - V. 54 -P.2459-2466.

20. Binks Bernard P. Particles as surfactants_similarities and differences. / B.P. Binks // Current Opinion in Colloid and Interface Science. - 2002. - V.7. - P. 21-41.

21. Сабуров В.П. Плазмохимический синтез ультрадисперсных порошков и их применение для модифицирования металлов и сплавов / В.П. Сабуров, А.Н. Черепанов, М.Ф. Жуков -Новосибирск: Наука. Сибирская издательская фирма РАН, 1995.- 344 с.

22. Жуков М.Ф. Упрочнение металлических, полимерных и эластомерных материалов ультрадисперсными порошками плазмохимического синтеза / М.Ф. Жуков, И.Н. Черский -Новосибирск: Наука. Сибирская издательская фирма РАН, 1999. - 312 с.

23. Модифицирование непрерывнолитой стали нанопорошками тугоплавких соединений / В.П. Комшуков, Д.Б. Фойгт, А.Н. Черепанов, А.В. Амелин // Сталь - 2009. - №4. - с. 65-68

24. Комшуков В.П. Исследование влияния модифицирования металла нанопорошковыми материалами на качество сортовой непрерывной заготовки / В.П. Комшуков, А.Н. Черепанов, Е.В. Протопопов // Известия высших учебных заведений. Черная металлургия. - 2010. - №8. - С. 57-64.

25. Плазмохимический синтез нанопорошков тугоплавких соединений и их применение для модифицирования конструкционных сталей и сплавов // М.Р. Предтеченский, А.Н. Черепанов, О.М. Тухто и др. // Литейщик России. - 2010. - № 3. - С. 28-29.

26. Комшуков В.П Модифицирование металла нанопорошковыми инокуляторами в кристаллизаторе сортовой машины непрерывного литья заготовок. Механические и металлографические исследования / В.П. Ко мшуков, А.Н.Черепанов, Е.В. Протопопов // Известия высших учебных заведений. Черная металлургия. - 2008. - №10. - С.21-24

27. Nedjad S. Hossein. Formation of fine intragranular ferrite in cast plain carbon steel inoculated by titanium oxide nanopowder / S. Hossein Nedjad, A. Farzaneh // Scripta Materialia. - 2007. - № 57. -P. 937-940

28. Еремин E.H. Центробежное электрошлаковое литье фланцевых заготовок с применением инокулирующего модифицирования / E.H. Еремин, С.Н. Жеребцов // Современная электрометаллургия. - 2004. — № 3. - С. 15-17.

29. Результаты опытно-промышленных исследований повышения свойств черных и цветных металлов с помощью тугоплавких нанопорошковых материалов / Г.Г. Крушенко, А.Н. Черепанов, В.А. Полубояров, В.А. Кузнецов // Известия вузов. Черная металлургия. - 2003. -№ 4.-С. 23-29.

30. Повышение качества чугунных отливок с помощью нанопорошков / Г.Г. Крушкнко И.С. Ямских, A.A. Бонченков, A.C. Мишин // Металлургия машиностроения. - 2002. - № 2(9). -С.20-21.

31. Ультрадисперсные модификаторы для повышения качества отливок / В.Е. Хрычиков, В.Т. Калинин, В.А. Кривошеев и др. // Литейное производство. - 2007. - № 7. - С. 2-5.

32. Пинкин В.Ф. Модифицирование высокохромистого чугуна ИСЦ ультрадисперсным порошком / В.Ф. Пинкин, А.Г. Каренгин, С.А. Осиненко // Литейное производство. - 1994. -№ 3. - С. 7.

33. Structures and Properties of Cast Irons Reinforced by Trace Addition of Modified SiC Nanopowders / Jian-wei Lia, Mei-ling Chenb, Hong Gaob, Ying-hua Zhaoc // Chinese journal of chemical physics. - 2007. - V. 20. - P.625-631.

34. Модифицирование износостойких чугунов ультра- и нанодисперсными материалами / М.И. Влас, В.Т. Калинин, В.Е. Хрычиков и др.// Системные технологии. - 2010 - №1(66). - С. 150-162.

35. Чуманов В.И. Упрочнение стали тугоплавкой дисперсной фазой / В.И. Чуманов, Д.А. Пятыгин, И.В. Чуманов // Вестник МГТУ им. Г.И. Носова. - 2007. - №4. - С. 49-53.

36. Чуманов И.В. Изучение физико-химических аспектов поведения искусственно введенных дисперсных частиц карбида титана в объеме жидкой металлической матрицы при больших скоростях кристаллизации / И.В. Чуманов, Е.А. Трофимов, В.И. Чуманов // Вестник МГТУ им. Г.И. Носова. - 2009. - №3. - С. 28-31.

37. Еремин E.H. Термическая стабильность жаропрочного сплава, модифицированного наночастицами тугоплавких соединений / E.H. Еремин, А.Е. Еремин // Литейщик России. -2010.-№10.-С. 23-26

38. Фурман Е.Л. Модифицирование жаропрочных никелевых сплавов ультрадисперсными порошками (УДП) тугоплавких частиц / Е.Л. Фурман, С.Н. Жеребцов, В.И. Гурдин // Технология машиностроения. - 2007. - №1. - С. 7-9

39. Миннеханов Г.Н. Влияние модифицирования наночастицами карбонитрида титана на кристаллизацию жаропрочного никелевого сплава ЖС-32 / Г.Н. Миннеханов, Р.Г. Миннеханов, E.H. Еремин // Омский научный вестник. - 2009. - №1. - С. 39-42

40. Фаткуллин О.Х. Модифицирование жаропрочных никелевых сплавов дисперсными частицами тугоплавких соединений / О.Х. Фаткуллин, A.A. Офицеров // Литейное производство. - 1993. - №4. - С. 13-14

41. Лысенко H.A. Модифицирование наночастицами Ti(C,N) отливок деталей из сплава ЖСЗДК-ВИ с пониженным содержанием углерода / H.A. Лысенко, В.В. Клочихин, Э.И. Цивирко // Восточно-Европейский журнал передовых технологий. - 2010. - №3/2(45). - С. 42-44

42. Еремин E.H. Электрошлаковое кокильное литье сплошных роговых сердечников / E.H. Еремин, С.Н. Жеребцов // Современная электрометаллургия. - 2005. - № 3. - С. 23-27.

43. Влияние инокулирующего модифицирования на морфологию и топографию упрочняющих фаз в жаропрочном сплаве / E.H. Еремин, A.C. Лосев, Ю.О. Филлипов, А.Е. Еремин // Литейщик России. - 2008. - №8. - С. 29-31

44. Модифицирование жаропрочных никелевых сплавов комплексным инокулятором / А.Б. Коростелев, С.Н. Жеребцов, И.П. Соколов, Д.А. Чумак-Жунь // Металлург. - 2010. -№ 10.-С. 73-74.

45. Исследование модифицирования металла нанопорошковыми иноку ляторами в кристаллизаторе сортовой машины непрерывного литья заготовок. Теоретическое обоснование / В.П. Комшуков, А.Н. Черепанов, Е.В. Протопопов, Д.Б. Фойгт // Известия высших учебных заведений. Черная металлургия. - 2008. - №8. - с. 10-11

46. Крушенко Г. Г. Некоторые методы подготовки и введения нанопорошковых модификаторов в металлические расплавы / Г.Г. Крушенко // Нанотехника. - 2008. - № 2. - С. 18-21.

47. Патент РФ №2024641. Модификатор для нержавеющих сталей // Миннеханов Г.Н.; Сабуров В.П.; Авдюхин С.П.; Чеченцев В.Н. Опубл. 15.12.1994

48. Патент РФ №2068317. Способ получения монокристальных отливок // Миннеханов Г.Н.; Авдюхин С.П.; Сабуров В.П.; Хлыстов E.H.; Ларионов В.Н. Опубл. 27.10.1996

49. Патент РФ №2093587. Способ обработки расплава активными элементами // Сабуров В.П.; Мусялов C.B.; Миннеханов Г.Н. Опубл. 20.10.1997

50. Патент РФ №2026146. Способ изготовления отливок // Сабуров В.П.; Цвигуненко И.А.; Гилев Б.Я.; Миннеханов Г.Н.; Садчиков Н.В. Опубл. 09.01.1995

51. Патент РФ №2017578. Способ изготовления отливок из высокохромистых чугунов // Миннеханов Г.Н.; Сабуров В.П.; Мусялов C.B.; Гуркин И.А.; Удрас A.A. Опубл. 15.08.1994

52. Патент РФ №2015833. Способ изготовления монокристальных отливок // Миннеханов Г.Н.; Хлыстов E.H.; Сабуров В.П.; Ларионов В.Н. Опубл. 15.07.1994

53. Патент РФ №2344180. Способ внепечного модифицирования чугунов и сталей // Полубояров В.А., Черепанов А.Н. Опубл. 20.01.2009

54. Патент РФ №2121510. Способ модифицирования чугунов и сталей // Черепанов А.Н.; Полубояров В.А.; Жуков М.Ф.; Дробяз А.И.; Мирошник Н.П.; Ушакова Е.П. Опубл. 10.11.1998

55. Патент РФ №2394664. Способ модифицирования непрерывнолитой стали // Комшуков В.П., Фойгт Д.Б., Ефимов О.Ю. Опубл. 20.07.2010

56. Патент РФ №2240894. Способ изготовления отливок // Караник Ю.А Опубл. 21.10.2002

57. Патент РФ №2268106. Способ изготовления отливок // Караник Ю.А Опубл. 20.01.2006

58. Патент РФ №2306196. Способ изготовления отливок // Караник Ю.А Опубл. 20.09.2007

59. Патент РФ №2283873. Способ приготовления металлических расплавов // Караник Ю.А. Опубл. 20.09.2006

60. Патент РФ №54837. Отливка с повышенными механическими свойствами // Караник Ю.А Опубл. 27.07.2006

61. Патент РФ №2069702. Модификатор для обработки чугуна // Шатов В.В., Комляков В.И., Павлов С.П., Калинин В.Т. Опубл. 27.11.1996

62. Патент РФ №2069703. Модификатор для обработки чугуна // Шатов В.В., Комляков В.И., Калинин В.Т. Опубл. 27.11.1996

63. Патент РФ №2069704. Модификатор для сфероидизирующей обработки чугуна // Шатов В.В., Комляков В.И., Павлов С.П., Калинин В.Т. Опубл. 27.11.1996

64. Патент РФ №2069600. Способ отливки двуслойных прокатных валков // Комляков В.И., Шатов В.В., Калинин В.Т. Опубл. 27.11.1996

65. Патент РФ №2069705. Способ получения чугуна // Комляков В.И., Шатов В.В., Калинин В.Т. Опубл. 27.11.1996

66. Патент РФ №2094472. Способ обработки ультрадисперсного модификатора для чугуна // Комляков В.И., Шатов В.В., Калинин В.Т. Опубл. 27.10.1997

67. Патент РФ №2254377. Способ модифицирования чугуна // Викулин В.В., Турина Т.В., Шкарупа И.Л. Опубл. 20.06.2005

68. Патент РФ №2016071. Способ получения чугуна // Гросс М.Ф., Новомейский Ю.Д., Королькова О.И., Булгина Л.В. Опубл. 15.07.1994

69. Патент РФ №2058996. Способ получения литейных дисперсноупрочненных никелевых сплавов // Казаков А.А., Саливон В.Н., Миллер Т.Н., Залите И.В. Опубл. 27.04.1996

70. Патент РФ №2080961. Способ получения износостойких отливок из чугуна // Крушенко Г.Г., Пинкин В.Ф., Трошкин Б.И., Осиненко С.А. Опубл. 10.06.1997

71. Патент РФ№2332469. Способ измельчения зерна стали // Сапожников С.Б., Форенталь М.В. Опубл. 27.08.2008

72. Патент US006251159В1. Dispersion strengthening by nanophase addition // Angeliu T.M., Park C. Issue date 26.06.2001

73. Патент US006939388B2. Method for making materials having artificially dispersed nano-size phases and articles made therewith // Angeliu T.M., Park C. Issue date 06.09.2005

74. Патент US007465365B1. Method for making materials having artificially dispersed nano-size phases and articles made therewith // Angeliu T.M., Park C. Issue date 16.12.2008

75. Патент US007144441B2. Process for producing materials reinforced with nanoparticles and articles formed thereby // Shyh-Chin Huang, Zabala R.J., Petterson R.J. Issue date 05.12.2006

76. Патент US007509993B1. Semi-solid forming of metal-matrix nanocomposites // Lih-Sheng Turng, Michael P. DeCicco, Xiaochun Li. Issue date 31.03.2009

77. Патент US007837811B2. Method for manufacturing a composite of carbon nanomaterial and metallic material // Tetsuichi Motegi, Fumi Tanabe, Masashi Suganuma, Kazuo Anzai. Issue date 23.11.2010

78. Патент US20060055083A1. Method of fabricating nano composite material // Doo-Hyun Kim, Sang-Kwan Lee, Moon-Kwang Um, Young-Min Baik, In-Soo Kim, Seung-Zeon Han, Dong-Ho Ha. Issue date 16.03.2006

79. Патент US20100068089A1. Method for manufacturing composite metal alloy and method for manufacturing article from composite metal // Atsushi Kato, Tomoyuki Sato, Kelta Arai, Daisuke Shiba, Masashi Suganuma. Issue date 18.03.2010

80. Патент CN101823141 (A). Grain-refined high-temperature alloy casting technology // Zhuangoi Hu, Weiguo Jiang, Zheng Liu, Pingli Mao. Issue date 08.09.2010

81. Патент CN101829777 (A). Process and equipment for preparing nanoparticle-reinforced metal matrix composite material // Gang Ding, Jlawei Ding, Deying Geng, Yinghuai Qiang. Issue date 15.09.2010

82. Лякишев Н.П. Энциклопедический словарь по металлургии / Н.П. Лякишев - 2000. - 821 с.

83. Болдырев В.В. Механохимия и механическая активация твердых веществ / В.В. Болдырев // Успехи химии. - 2006. - Т. 75. - № 3. - С.203-216.

84. Алымов М.И. Порошковая металлургия нанокристаллических материалов / М.И. Алымов -М.: Наука, 2007.- 168 с.

85. Mousavi Т. Investigation of Ni nanocrystallization and the effect of AI2O3 addition by high-energy ball milling / T.Mousavi, F. Karimzadeh, M.H. Abbasi // Journal of Materials Processing Technology. -2008. -№204. -P. 125- 129.

86. Jianlin Li. Preparation of №/А120з nanocomposite powder by high-energy ball milling and subsequent heat treatment / Jianlin Li, Fei Li, Keao Hu // Journal of Materials Processing Technology. - 2004. - № 147. - P. 236-240.

87. Lee Dong-Mok. Mechanical properties and consolidation of a nanocrystalline AI2O3 -reinforced Ni composite from mechanically synthesized powders / Dong-Mok Lee // J. of Ceramic Processing Research. - 2009. - T. 10. - № 4. - P. 529 - 533.

88. Jain M. Evolution of Fe-AL2C>3 Nanocomposite through ball milling / M.Jain, V.Srinivas, B.S. Murty // International Symposium of Research Students on Material Science and Engineering. -2004,- №20-22.-P. 1-7.

89. Scholz G. Local structural orders in nanostructured AI2O3 prepared by high-energy ball milling / G. Scholz, R. Stosser, J. Klein // Journal of Physics: Condensed Matter. - 2002. - № 14. -P. 2101-2117.

90. Doppiu S. Controlled Reduction of NiO Using Reactive Ball Milling under Hydrogen Atmosphere Leading to Ni-NiO Nanocomposites / S. Doppiu, V. Langlais, J. Sort // Chem. Mater. - 2004. -№ 16.-P. 5664-5669.

91. Synthesis of titanium nitride powders by reactive ball milling of titanium and urea. / J.F. Sun, M.Z. Wang et al. // Journal of Alloys and Compounds. - 2009 - V 482. - Issues 1-2. - P. L29-L31

92. Chin Z.-H. In situ observation of combustion to form TiN during ball milling Ti in nitrogen / Z.-H. Chin, T.-P. Perng // Applied Physics Letters. - 1997. - V. 70. - Issue 18. - P. 2380-2382

93. Ogino Y. Nitriding of transition metal powders by ball milling in nitrogen gas / Y. Ogino, T. Yamasaki, N. Atzumi // Materials transactions-JIM. - 1993. - V 34. - № 12. - P. 1212-1216

94. Wexler D. Ti-TiN hardmetals prepared by in situ formation of TiN during reactive ball milling of Ti in ammonia / D. Wexler, A. Calka, Ahmed Y Mosbah // Journal of Alloys and Compounds. -2000. - V. 309. - Issues 1-2. - P. 201-207

95. Chen Y. Mechanically enhanced carbothermic synthesis of iron-TiN composite / Y. Chen // Journal of Materials Science Letters. - 1997. - V.16. -№ 1. - P. 37-39

96. Ogino Y. Indentation creep in nanocrystalline Fe-TiN and Ni-TiN alloys prepared by mechanical alloying / Yoshikiyo Ogino, Tohru Yamasaki, Bao Long Shen // Metallurgical and Materials Transactions B. - 1997. - V.28. - № 2. - P. 299-306

97. Шахпазов E.X. Научные основы рафинирования стали от меди, олова и других цветных примесей / Е.Х. Шахпазов, А.И. Зайцев, Б.М. Могутнов // Проблемы черной металлургии и материаловедения. - 2010. - № 3. - С. 5-12

98. Влияние цветных металлов на качество трубной стали / Р.П. Бобова, В.В. Попов, Г.А. Обласов, Ю.А. Старков // Сталь. - 1991. - № 7. - С. 23-24

99. Кудрин В.А. Внепечная обработка чугуна и стали / В.А. Кудрин. - М.: Металлургия, 1992.-336 с.

100. Технологические аспекты реализации метода сульфидного рафинирования железоуглеродистых расплавов от меди / Ю. В. Костецкий, В. П. Карпов, В. И. Омельченко, C.B. Павленко // Донецкий национальный технический университет. - 2008- С.161-164

101. Опытно-промышленное опробование процесса рафинирования железоуглеродистых расплавов от меди / В.И. Кашин, A.M. Кацнельсон, Ю.А. Данилович и др. // Сталь. - 1991. -№7. - С.15-16

102 Copper removal from carbon-saturated molten iron with A^Sg-FeS flux /Ryokichi Shimpo, Osamu Ogawa, Yuichi Fukaya, Takehiro Ishikawa // Metallurgical and Materials Transactions B. -1997.-V.28.-№6.-P. 1029-1037

103. Imai Tadashi. Copper Distribution between Na2S Bearing Fluxes and Carbon Saturated Iron Melts / Tadashi Imai, Nobuo Sang // Tetsu-to-Hagane. - 1988. - V.74. - №4. - P. 640-647

104. Copper Distribution between FeS-Na2S Flux and Carbon Saturated Liquid Iron / Chao Wang, Tetsuya Nagasaka, Mitsutaka Hino, Shiro Ban-ya // Tetsu-to-Hagane. - 1991. - V.77 - №4. -P. 504-5011

105. Исследование процесса удаление меди из расплава железа бессернистными соедниненями натрия / A.M. Кацнельсон, В.И. Кашин, Л.М. Сойфер и др. // Сталь. - 1988. - №3. -С. 30-31

106. Исследование испарения жидких сплавов железа с медью / А.И. Зайцев, Н.Е. Шелхова, А.Д. Литвина и др. // Теплофизика высоких температур. - 2001. - Т 39. - №3. - С. 416-423

107. Термодинамические характеристики испарения жидких сплавов железа с оловом / А.И. Зайцев, Н.Е. Зайцева, Е.Х. Шахпазов, Б.М. Могутнов // Журнал физической химии. -2002,- Т 76. - №12.-С. 2129-2136

108. Matsuo Tohru. Acceleration of Copper and Tin Removal from Molten Steel by Decarburization under Reduced Pressure / Tohru Matsuo // Tetsu-to-Hagane. - 2000. - V. 86. - № 11. - P. 741-747

109. Evaporation Rate of Copper in High Carbon Iron Melt under Reduced Pressure / Xiaoyu Chen, Naoko Ito, Kunihiko Nakashima, Katsumi Mori // Tetsu-to-Hagane. - 1995. - V. 81. - №10. -P. 959-964

110. Медь в стали и проблемы ее удаления / И.Н. Зигало, В.И. Баптизманский, Ю.Ф. Вяткин и др.//Сталь, - 1991,-№7.-С. 18-22

111. Экспериментальное исследование взаимодействия цветных металлов и огнеупоров в сталеплавильных агрегатах / В.А. Кудрин, A.C. Гузенкова, С.С. Иванов, Г.А. Исаев // Расплавы. - 2004. - № 6. - С. 77 - 85

112. Кудрин В.А. Взаимодействие олова с футеровочным материалом сталеплавильных агрегатов / В.А. Кудрин, A.C. Гузенкова, Г.А. Исаев // Известия высших учебных заведений. Черная металлургия II. - 2003. - С. 34 - 37.

113. Гузенкова A.C. Исследование последствий контакта цинкосодержащих материалов с огнеупорами сталеплавильных агрегатов / A.C. Гузенкова, В.А. Кудрин, Г.А. Исаев // Известия высших учебных заведений. Черная металлургия 5. - 2003. - С. 30-31.

114. Туркдоган Е.Т. Физическая химия высокотемпературных процессов / Е.Т. Туркдоган. -М.: Металлургия, 1985. - 344 с.

115. Buzek. Z. Fundamental Thermodynamic Data on Metallurgical Reactions and Interactions of Elements in System Significant for Metallurgical Theory and Practice / Z. Buzek. - Ostrava: Vyzkumny ustav hutnictvi zeleza, 1979. - 110 c.

116. Куликов И.С. Термодинамика карбидов и нитридов: Справочник / И.С. Куликов. -М.: Металлургия, 1988. - 320 с.

117. Бурцев В.Т. Десорбция газа из жидкого металла в вакууме / В.Т. Бурцев -М.: Металлургия, 1987. - 232 с.

118. Григорян В.А. Влияние кобальта, молибдена и углерода на поверхностное натяжение жидкого никеля и смачиваемость керамики / В.А. Григорян, Ю.А. Минаев, В.Г. Раковский // Смачиваемость и поверхностные свойства расплавов и твердых тел. Киев: Наукова Думка. -1972.-С. 78-80.

119. Найдич Ю.В. Контактное взаимодействие металлических титаносодержащих расплавов с тугоплавкими окислами / Ю.В. Найдич, B.C. Журавлев // Смачиваемость и поверхностные свойства расплавов и твердых тел. Киев: Наукова Думка. - 1972. - С. 74-78.

120. Зюкин Н.С. Смачиваемость тугоплавких карбидов металлическими расплавами и вопросы пайки безвольфрамовых твердых сплавов / Н.С. Зюкин, Г.А. Колесниченко // Киев: Институт проблем материаловедения. - 1985. - № 15. - С. 100-103.

121. Егоров Ф.Ф. Исследование взаимодействия нитрида титана с жидким никелем / Ф.Ф. Егоров, В.П. Смирнов, И.И. Тимофеева // Адгезия расплавов и пайка материалов. Киев: Наукова думка. - 1987. - № 19. - С. 59-63.

122. Interfacial properties and structure stability of Ni/YiCb-ZrCh-TiOi cermet anodes for solid oxide fuel cells / X. Mantzouris, N. Zouvelou, D. Skarmoutsos, P. Nikolopoulos // Journal of materials scince. - 2005. -№ 40. - P. 2471-2475.

123. Nishioka K. Periodic arrays of submicron Si and Ni dots on SiC>2 fabricated using linearly polarized Nd:YAG pulsed laser / K. Nishioka, S Horita // Applied Physics A. - 2008. - № 91. -P. 235-240.

124. Asthana R. Wettability and interface considerations in advanced heat-resistant Ni-base composites / R. Asthana, S.T. Mileiko, N. Sobczak // Bulletin of the polish academy of sciences technical sciences. - 2006. - T. 54. - № 2. - C. 147 - 166.

125. Найдич Ю. В. Контактные явления в металлических расплавах / Ю.В. Найдич. -Киев: Наукова думка, 1972. - 196 с.

126. Nogi Kiyoshi. Wettability of Solid Oxides by Liquid Iron Alloys under Reduced Pressure / Kiyoshi Nogi, Kazumi Ogino, Tetsuma Kurachi // Tetsu-to-Hagane. - 1988. - V 88 - № 4. -P. 648-655

127. Wettability of AI2O3 substrate by liquid iron: effects of oxygen in liquid iron and purity of A1203 substrate / K. Nakashima, K. Takihira, K. Mori, N. Shinozaki // Materials transactions - JIM. -1992.-V. 33.-№10.-P. 918-926

128. Jimbo I. Computer Aided Interfacial Measurements / I. Jimbo, A.W. Cramb // ISIJ International. - 1992,- V. 32.-№l.-P. 26-35

129. Investigation of the reactions between oxygen-containing iron and Si02 substrate by X-ray sessile-drop technique / E. Kapilashrami, S. Seetharaman, A.K. Lahiri, A.W. Cramb // Metallurgical and Materials Transactions B. - 2003. - V. 34. - № 5. - P. 647-652

130. Kapilashrami E. Wetting characteristics of oxygen-containing iron melts on refractory oxides / E. Kapilashrami, S. Seetharaman // Journal of Materials Science. - 2005. - V.40. -№ 9-10. -P. 2371-2375

131. Wetting between molten iron and prereduced ilmenite with carbon / Yu-ming WANG, Zhang-fu YUAN, Hong-xin ZHAO et al // Transactions of Nonferrous Metals Society of China. - 2010. -V. 20.-Issue 5.-P. 924-929

132. Ясинская Г.А. Смачиваемость тугоплавких карбидов, боридов и нитридов расправленными металлами / Г.А. Ясинская // Порошковая металлургия. - 1966. - №7(43). - С. 53-55

133. Цветков Ю.В. Плазменная нанопорошковая металлургия / Ю.В. Цветков, А.В. Самохин // Автоматическая сварка. - 2008. - №11. - С. 171-175.

134. Самохин A.B. Плазмохимические процессы создания нанодисперсных порошковых материалов / A.B. Самохин, Н.В. Алексеев, Ю.В. Цветнов // Химия высоких энергий. - 2006. - Т 40. - №2. - С. 1-6

135. Синтез наночастиц оксида алюминия при окислении металла в потоках термической плазмы / Н.В. Алексеев, A.B. Самохин, E.H. Куркин и др. // Физика и химия обработки материалов. - 1997. - №3. - С. 33-38

136. Синтез ультрадисперсных порошков нитрида и карбонитрида титана из гидрида титана в струе плазмы азота дугового разряда / Н.В. Алексеев, И.Л. Балихин, E.H. Куркин и др. // Физика и химия обработки материалов. - 1995. - №1. - С. 31-39

137. Синайский М.А. Фракционное разделение нанопорошков AI2O3, получаемых в плазменном реакторе / М.А. Синайский // Сборник материалов VIII Российской ежегодной конференции молодых научных сотрудников и аспирантов. М: ИМЕТ РАН. - 2011. - С. 399-401.

138. Чердынцев В.В. Расчет энергонапряженности и температуры в планетарном механоактиватор / В.В. Чердынцев, Л.Ю. Пустов, С.Д. Калошкин // Материаловедение. -2000,- №2.-С. 18-23.

139. Полубояров В.А. 1. Оценка эффективности химических реактивов для механической активации твердофазных взаимодействий / В.А. Полубояров, И.А. Паули, О.В. Андрюшкова // Химия в интересах устойчивого развития. - 1994. - № 2. - С. 635-645

140. Полубояров В.А. 2. Оценка эффективности химических реактивов для механической активации твердофазных взаимодействий / В.А. Полубояров, И.А. Паули, О.В. Андрюшкова // Химия в интересах устойчивого развития. - 1994. - № 2. - С. 647-663

141. Курлов A.C. Размер частиц нанокристаллических порошков как функция параметров механического размола / A.C. Курлов, А.И. Гусев // Письма в ЖТФ. - 2007. - Т.33. - №19. -С. 46-55.

142. Красовский П.В. Термодинамика процессов неизотермического восстановления оксидных включений в насыщенных углеродом расплавах / П.В. Красовский, К.В. Григорович // Металлы. -2002. - №2. - С. 10-16.

143. Сидоренко М.Ф. Теория и практика продувки металла порошками / М.Ф. Сидоренко. -М.: Металлургия, 1973. - 304 с.

144. Сидоренко М.Ф. Инжекционная металлургия '83: Труды конференции / Под ред. М.Ф.Сидоренко - М.: Металлургия, 1986. - 391 с.

145. Вайсбурд С.Е. Физико-химические свойства и особенности строения сульфидных расплавов / С.Е. Вайсбурд. - М.: «Металлургия», 1996. - 304 с.

146. Лякишев Н.П. Диаграммы состояния двойных металлических систем / Н.П. Лякишев. -М.: Машиностроение, 2001. - Том 3. - Книга 1. - 872 с.

147. Морачевский А.Г. Термодинамика системы никель-сера / А.Г. Морачевский, А.Г. Рябко, Л.Ш. Цемехман. - СПб.: Издательство СПбГПУ, 2003. - 142 с.

148. Иориш B.C. Программный комплекс ИВТАНТЕРМО для Windows и его использование в прикладном термодинамическом анализе / B.C. Иориш, Г.В. Белов, B.C. Юнгман. -М.: Объединенный институт высоких температур РАН, 1998. - 56 с.

149. Падерин С.Н. Термодинамические модели и параметры кислорода, растворенного в жидком никеле / С.Н. Падерин, Д.Т. Шарифов // Электрометаллургия. - 2004. - №12. -С.35-43.

150. Глебовский В.Г. Плавка металлов и сплавов во взвешенном состоянии / В.Г. Глебовский, В.Т. Бурцев. - М.: «Металлургия», 1974. - 176 с.

151. Ван Цзин-Тан. Поверхностное натяжение расплавов железо-марганец и железо-сера / Ван Цзин-Тан, P.A. Карасев, A.M. Самарин. // Изв. АН СССР. Металлургия и топливо. - 1960. -№2. - С.49-52.

152. Лепинских Б.М. Транспортные свойства металлических и шлаковых расплавов / Б.М. Лепинских, A.A. Белоусов - М.: Металлургия, 1995. - 649с.

153. Вертман A.A. Свойства расплавов железа/ A.A. Вертман, A.M. Самарин. -М.: Наука, 1969. -280 с.

154. Кэмпбелл И.Э. Техника высоких температур / И.Э. Кэмпбелл. - М.: Издательство иностранной литературы, 1959. - 596 с.

155. Гусев А.И. Наноматериалы, наноструктуры, нанотехнологии / А.И. Гусев. - Москва, ФИЗМАТЛИТ, 2005. - 416 с.

156. Okamoto H. Nickel-Tin / H. Okamoto // Journal of Phase Equilibria and Diffusion. - 2008. -Vol. 29.-№3.-P. 297-298

157. Диаграммы состояния двойных металлических систем. Справочник в трех томах / Н.П. Лякишев, O.A. Банных, Л.Л. Рохлини др. - М.: Машиностроение, 1996. - 872 с.

158. Ghosh G. Thermodynamic Modeling of the Nickel-Lead-Tin System / G. Ghosh // Metallurgical and materials transections A. - 1999. - V. 30A. - P. 1481-1494

159. Еременко В.H. Термодинамические свойства жидких сплавов системы Ni-Sn / В.Н. Еременко, Г.М. Лукашенко, В.Л. Пригула // Украинский химический журнал. - 1973. -т. 39.-№3.

160. Вагнер К. Термодинамика сплавов / К. Вагнер. - М.: Металлургиздат, 1957. - 178 с.

161. Ниженко В.И. Поверхностное натяжение жидких металлов и сплавов. Справочник / В.И. Ниженко, Л.И. Флока. - М.: «Металлургия», 1981. - 208 с.

162. Ниженко В.И. Температурная зависимость плотности и поверхностного натяжения двойных расплавов Ni-Sn / В.И. Ниженко, Ю.И. Смирнов // Металлы. - 1994. - №1. -С. 29-32

163. Surface tension of liquid Fe-(Cu, Sn, Cr) and Ni-(Cu, Sn) binary alloys / K. Nogi, W.B. Chung,

A. McLean et al //Materials Transactions JIM. - 1991. - V.32. -№ 2. - P. 164-168

164. Fuping Dai. Thermophysical properties of Ni-5%Sn alloy melt / Dai Fuping, Cao Chongde, Wei Bingbo // Science in China: Series G Physics, Mechanics & Astronomy. - 2006. - V.49. -№2.-P. 236-245

165. Казенас E.K. Испарение оксидов / E.K. Казенас, Ю.В. Цветков. - M.: «Наука», 1997. - 543 с.

166. Лякишев Н.П. Диаграммы состояния двойных металлических систем / Н.П. Лякишев. -М.: Машиностроение, 1997. - Том 2. - 1024 с.

167. Жуков А.А. Плотность и поверхностное натяжение расплавов Fe-Sn / А.А. Жуков, И.Л. Маслова // Металлы. - 1981. - №3. - С. 36-37

168. Попель С.И. Поверхностные явления в расплавах / С.И. Попель. - М.: Металлургия, 1994. -432 с.

169. Найдич Ю.В. Метод "большой капли" для определения поверхностного натяжения и плотности расплавленных металлов при высоких температурах / Ю.В. Найдич,

B.И. Еременко // Физика металлов и металловедение. - 1961. - Т. 11. - № 6. - С. 883-888.

170. Xiao F. Surface tension of Molten Ni and Ni-Co Alloys. / F.Xiao, L.Fang, K. Nogi // J. Mater. Sci. Technol. 2005. - V. 21. - № 2. - P. 201-206.

171. Mukai K. Density of Ni-Cr Alloy in Liquid and Solid-Liquid Coexistence States / K. Mukai, F. Xiao // Materials Transactions. 2002. - Vol. 43. - № 5. - P. 1153-1160.

172. Арсентьев П.П. Физико-химические методы исследования металлургических процессов / П.П. Арсентьев, В.В. Яковлев, М.Г. Крашенинников и др. - М.: Металлургия, 1988. - 510 с.

173. Sahoo P. Surface Tension of Binary Metal Surface Active Solute Systems under Conditions Relevant to Welding Metallurgy / P. Sahoo, T. Debroy, M.J. McNallan // Metallurgical Transactions B. - 1988.- T.19B. - P. 483-491

174. Басин А.С. Плотность и структура жидкого железа от плавления до критической точки. 1. Экспериментальные данные о плотности / А.С. Басин // Расплавы. - 1995. - № 6. - С. 12-22

Список работ, опубликованных по теме диссертации

Статьи в рецензируемых журналах:

1. Анучкин С.Н. Исследование плотности жидкого никеля и сложнолегированных расплавов никеля методом большой капли при Раг=0,1 МПа / С.Н. Анучкин // Перспективные материалы. Специальный выпуск №5 - 2008. - С. 160-165.

2. Анучкин С.Н. Взаимодействие наноразмерных частиц АЬОз и TiN с ПАВ в расплаве на основе никеля. / С.Н. Анучкин, В.Т. Бурцев, A.B. Самохин, Г.В. Серов // Физика и химия обработки материалов. - 2009. - №6. - С.78-85.

3. Анучкин С.Н. Исследование поверхностных свойств расплавов на основе никеля методом большой капли. I. Поверхностное натяжение /С.Н. Анучкин, В.Т. Бурцев, М.В. Загуменников и др. // Металлы. - 2010. - № 1. - С. 15-20.

4. Анучкин С.Н. Исследование поверхностных свойств расплавов на основе никеля методом большой капли. II. Плотность / С.Н. Анучкин, В.Т. Бурцев, М.В. Загуменников и др. // Металлы. - 2010. - № 3. - С.3-7.

5. Анучкин С.Н. Исследование взаимодействия наноразмерных частиц тугоплавких соединений с поверхностно-активным веществом в расплаве никеля. I. Гетерофазное взаимодействие / С.Н. Анучкин, В.Т. Бурцев, A.B. Самохин // Металлы. - 2010. - №6. - С.30-37

6. Анучкин С.Н. Взаимодействие наночастиц тугоплавких соединений с поверхностно-активным веществом в расплаве на основе никеля / С.Н. Анучкин, В.Т. Бурцев, A.B. Самохин // Перспективные материалы. Специальный выпуск №9. - 2010. - С. 16-23.

7. Анучкин С.Н. Исследование взаимодействия наноразмерных частиц тугоплавких соединений с поверхностно-активным веществом в расплаве никеля. II. Поверхностное натяжение и плотность / С.Н. Анучкин, В.Т. Бурцев, A.B. Самохин // Металлы. - 2011. - №2. - С. 15-20

8. Гвоздков И.А. Получение композиционного материала нано-АЬОз/Ni методом механохимии / И.А. Гвоздков, С.Н. Анучкин, В.Т. Бурцев, A.B. Самохин // Перспективные материалы. Специальный выпуск №11. - 2011. - С. 467-472.

9. Анучкин С.Н. Свойства композиционного наноматериала АЬОз/Ni, полученного методом механохимии / С.Н. Анучкин, И.А. Гвоздков, A.B. Самохин и др. // Физика и химия обработки материалов. - 2011. - №4. - С.71-78.

10. Анучкин С.Н. Влияние размерных факторов на гетерофазное взаимодействие экзогенных наночастиц тугоплавких соединений с серой в модельном расплаве никеля / С.Н. Анучкин, В.Т. Бурцев, A.B. Самохин, И.А. Гвоздков // Металлы. - 2012. - № 2. - С. 11-19.

11. Анучкин С.Н. Особенности взаимодействия экзогенных наночастиц тугоплавких фаз с ПАВ в модельном расплаве никеля с учетом размерного фактора. / С.Н. Анучкин, В.Т. Бурцев, A.B. Самохин, М.А. Синайский // Российские нанотехнологии. - 2012. - №7-8. - С. 73-79

Публикации в сборниках трудов конференций:

1. Бурцев В.Т. Исследование взаимодействия частиц оксидной тугоплавкой фазы с ПАВ расплава никеля при РАг=0,1 МПа и 1500 - 1650 °С / В.Т. Бурцев, С.Н. Анучкин // Труды XII Российской конференции "Строение и свойства металлических и шлаковых расплавов". - Т.З.

Экспериментальное изучение шлаковых расплавов; взаимодействие металл шлак. -Екатеринбург: УрО РАН. - 2008. - С.216-219.

2. Бурцев В.Т. Исследование взаимодействия наночастиц тугоплавкой фазы с ПАВ никеля при 1500-1650°С / В.Т. Бурцев, A.B. Самохин, С.Н. Анучкин // Сб. материалов третьей всероссийской конференции по наноматериалам «НАНО-2009». - Екатеринбург: Уральское издательство. - 2009. - С. 159-162

3. Анучкин С.Н. Исследование взаимодействия наночастиц AI2O3 с микрочастицами Ni методом механохимии/ С.Н. Анучкин // Сборник материалов VII Российской ежегодной конференции молодых научных сотрудников и аспирантов. Физико-химия и технология неорганических материалов. - 2010. - С.111-112.

4. Анучкин С.Н. Взаимодействие наночастиц AI2O3 и TiN с ПАВ расплава никеля при 1500-1650°С / С.Н. Анучкин, В.Т. Бурцев // Избранные труды всероссийской конференции «Физико-химические аспекты технологии наноматериалов, их свойства и применение». 2011. -С. 127-140.

5. Анучкин С.Н. Гетерофазное взаимодействие экзогенных наночастиц тугоплавких соединений с серой в расплаве никеля с учетом размерных факторов /С.Н. Анучкин // Сборник материалов VIII Российской ежегодной конференции молодых научных сотрудников и аспирантов. Физико-химия и технология неорганических материалов. - 2011. - С.501-503.

6. Анучкин С.Н. Гетерофазное взаимодействие наноразмерных частиц тугоплавких соединений с ПАВ в модельном расплаве никеля с учетом размерных факторов/ С.Н. Анучкин, И.А. Гвоздков, В.Т. Бурцев, A.B. Самохин // Сб. материалов IV всероссийской конференции по наноматериалам «НАНО-2011». - М.: ИМЕТ РАН. - 2011. - С.147

7. Анучкин С.Н. Исследование структурных свойств модельных расплавов никель-сера с введенными экзогенными наночастицами тугоплавких соединений / С.Н. Анучкин, В.Т. Бурцев, A.B. Самохин, И.А. Гвоздков // Труды XIII Российской конференции "Строение и свойства металлических и шлаковых расплавов". - Т.4. Взаимосвязь структуры и свойств кристаллического, нанокристаллического и неупорядоченного строений. - Екатеринбург: УрО РАН. - 2011. - С.30-33.

8. Бурцев В.Т. Физикохимия взаимодействия наноразмерных экзогенных частиц тугоплавких фаз с ПАВ в модельных расплавах Ni и Fe. / В.Т. Бурцев, С.Н. Анучкин, A.B. Самохин // Сборник трудов конференции «Физико-химические основы металлургических процессов». - 2012. -С. 29.

9. Анучкин С.Н. Получение и исследование композиционного материала - тугоплавкие нанофазы А120з, TiN и микронный Ni. / С.Н. Анучкин, В.Т. Бурцев, A.B. Самохин // Сборник материалов «Химия и технология полимерных и композиционных материалов». - 2012. - С. 72

10. Анучкин С.Н. Гетерофазное взаимодействие экзогенных наночастиц тугоплавких соединений с оловом в расплавах никеля и железа. / С.Н. Анучкин // Сборник материалов IX Российской ежегодной конференции молодых научных сотрудников и аспирантов. Физико-химия и технология неорганических материалов. - 2012. - С. 416-418.

Благодарности

Автор выражает огромную благодарность научному руководителю д.т.н., проф. Бурцеву Валентину Трофимовичу за помощь в выборе проблематики исследований, ценные советы и переданный опыт, способствовавшие решению поставленных задач и написанию диссертационной работы и с.н.с. к.т.н. Самохину Андрею Владимировичу за поддержку, ценные обсуждения, полезные консультации по теме диссертации и оказанное содействие в проведении экспериментов.

Автор благодарит своих соавторов д.т.н., проф. Серова Геннадия Владимировича и Гвоздкова Илью Алексеевича за поддержку, ценные советы и помощь при проведении экспериментов.

Диссертант выражает признательность заведующему лабораторией «Диагностики материалов» член-корр. РАН Григоровичу Константину Всеволодовичу за полезные советы, помощь при выполнении работы и благожелательное отношение.

Также автор выражает благодарность всем сотрудникам лабораторий «Физикохимии металлических расплавов имени академика A.M. Самарина», «Плазменных процессов в металлургии и обработке материалов» и «Диагностики материалов» ИМЕТ РАН за помощь при проведении работы.

ОТКРЫТОЕ АКЦИОНЕРНОЕ ОБЩЕСТВО

МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИЙ ЗАВОД

144002, Россия, г. Элсетросттаь Московской области, ул Жеяечнодорожнля, I it-л (4%-57)7096I. 7-10-63. факс(-191>-57)7-02-80леле1гс 91I659KI.EST

HTTP://WWW. El-Slb'EIJUJ e-inail «[e-mail]

i?B. //. /г № f-■ifri'/Y

На Ваш ___________

СПРАВКА

об использовании результатов диссертационной работы С.Н. Анучкина на тему: «Физикохимия взаимодействия наночастиц тугоплавких соединений с поверхностно-активным веществом в расплавах на основе Ni и Fe и их влияние на структурные свойства», представленную на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.16.02 - Металлургия черных, цветных и редких металлов.

В результате более широкого использования в шихте сталеплавильных печей металлического лома и отходов происходит возрастающее загрязнение вредными примесями цветных металлов легированных сталей и сплавов. Проблема их удаления становиться всё более актуальной. Сложность ее решения обусловлена невозможностью использования традиционных способов рафинирования и поэтому требуется новый подход для решения этой проблемы. С учетом того, что некоторые примеси цветных металлов проявляют поверхностно-активные свойства, использование для рафинирования металла экзогенных тугоплавких нанофаз с реализацией адсорбционного механизма удаления примеси позволяет определить новые пути их удаления и дальнейшее совершенствование технологии процессов рафинирования и модифицирования сталей и сплавов.

Диссертант С.Н. Анучкин предложил гипотезу о взаимодействии тугоплавких нанофаз размером 30-100 нм с ПАВ металлических расплавов и экспериментально изучил удаление серы/олова из модельных систем Ni-S, Ni-Sn и Fe-Sn. Обосновал выбор наночастиц и впервые исследовал закономерности гетерофазного взаимодействия нанофаз (на примере AI2O3 и TiN) с ПАВ систем Ni-S, Ni-Sn и Fe-Sn. Расчетным и экспериментальным путем подтвердил адсорбционный механизм удаления серы и олова и изучил влияние различных размерных факторов на степень удаления ПАВ (30-50 % отн.) и показал, что эффективными являются нанофазы размером 30-50 нанометров с их содержанием не больше 0,1 % мае. Влияние размерного фактора диссертант подтвердил при исследовании поверхностного натяжения и плотности систем Ni-S, Ni-Sn и Fe-Sn с нанофазами в интервале температур от плавления до 1650°С. В лабораторных условиях при введении в расплавы сталей марок 12Х18Н10Т, ЭП708ВД. 10Г2ФБ тугоплавкой нанофазы AI2O3 степень удаления меди и олова составляла 24-25; 21-24; 8-5 % отн.; соответственно.

Результаты работы диссертанта могут послужить основанием для разработки новых элементов технологий рафинирования сталей и сплавов от примесей цветных металлов, проявляющих поверхностно-активные свойства, с использованием научно-обоснованной методики выбора тугоплавких нанофаз для соответствующей стали или сплава, а также с использованием разработанной методики получения композиционного материала с тугоплавкими нанофазами, с введением его в металл при плавке в ДСП. ВИП, ВДП, с контролем процесса^р^^щЩ^^ушия при кристаллизации.

Технический дивектор! JSf^fi \ . / j Кабанов И.В.

Выписка

из протокола заседания НТС ЦИЛ ОАО «Металлургический завод «Электросталь»

№5-124 от 07.11.2012 г.

Присутствовали: Технический директор Кабанов И.В., помощник ген. директора по научной работе Падерин С.Н., начальник ЦИЛ Буцкий Е.В., начальники лабораторий и ИТР ЦИЛ.

Слушали: доклад С.Н. Анучкина по диссертационной работе на тему: «Физикохимия взаимодействия наночастиц тугоплавких соединений с поверхностно-активным веществом в расплавах на основе N1 и Ре и их влияние на структурные свойства», представленную на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.16.02. Докладчику было задано 12 вопросов по теме работы.

После обсуждения доклада С.Н. Анучкина и выступления Бурцева Т.В., научно технический совет отметил:

1. Работа выполнена на актуальную тему поиска новых путей удаления вредных элементов из расплавов железа и никеля и посвящена изучению физико-химического взаимодействия экзогенных тугоплавких нанофаз с ПАВ металлических расплавов с целью разработки рекомендаций по рафинированию сталей и сплавов от примесей цветных металлов (меди, олова, свинца, цинка и др.) при плавке в сталеплавильных печах, а также по влиянию нанофаз на распределение вредных примесей при разливке и кристаллизации металла.

2. Диссертант предложил гипотезу о взаимодействии тугоплавких нанофаз размером 30-100 нм с ПАВ металлических расплавов и экспериментально изучил удаление серы/олова из модельных систем N¡-8, №-8п и Ре-Бп. Обосновал выбор наночастиц: исследовал термодинамику и кинетику диссоциации материала тугоплавкой фазы в расплаве, проанализировал данные по межфазному натяжению Ме-тугоплавкая фаза и кристаллографическому соответствию наночастиц с матричным металлом. Изучил распределение наночастиц в композиционном материале и разработал новую методику его приготовления и введения в жидкий металл. Автор впервые исследовал закономерности гетерофазного взаимодействия наночастиц (на примере /\120з и 'ПЫ) с ПАВ систем N1-8, N¡-811 и Ре-Эп. Расчетным и экспериментальным путем подтвердил адсорбционный механизм удаления ансамблей наночастиц с ПАВ и исследовал влияние различных размерных факторов на степень удаления ПАВ (30-50 % отн) и показал, что эффективными являются наночастицы размером 30-50 нанометров с их содержанием не больше 0.1 мае. %. Влияние размерного фактора диссертант подтвердил при исследовании поверхностного натяжения и плотности систем N1-8, N¡-811 и Ре-8п с наночастицами в интервале температур от плавления до 1650 °С. По результатам работы диссертант рекомендует при разработке технологий рафинирования сталей и сплавов от примесей цветных металлов, проявляющих поверхностно-активные свойства, использовать научно-обоснованную методику выбора тугоплавких нанофаз для соответствующей стали или сплава, а также разработанную методику получения композиционного материала с тугоплавкими нанофазами. введения его в металл при плавке в ДСП, ВИП, ВДП с контролем процесса инокулирования при кристаллизации.

3. Технологические детали рекомендаций могут быть учтены при разработке в промышленных условиях получения металлического компакта с нанофазами, при растворении компакта в жидком металле и обеспечении эффективного распределения нанофаз в металле для реализации процессов рафинирования и кристаллизации.

НТС ЦИЛ считает, что диссертационная работа С.Н. Анучкина удовлетворяет требованиям Положения о порядке присуждения ученой степени кандидата наук, а ее автор заслуживает присуждения ученой степени кандидат технических наук по специальности 05.16.02 -Металлургия черных, цветных и редких металлов.

Буцкий Е.В.

Мячина Ж.С.

Выписка

Из протокола № 6 заседания НТС металлургической лаборатории № 16 ФГУП "ВИАМ" .от 29 июня 2012г.

Присутствовали: сотрудники лаборатории, всего 12 человек

Доклад аспиранта ИМЕТ РАН С.Н.Анучкина по диссертационной работе на тему «Физикохимия взаимодействия наночастид тугоплавких соединений с поверхностно-активным веществом в расплавах на основе Ni и Fe и их влияние на структурные свойства», представленную на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.16.02.

Докладчику были заданы вопросы по теме диссертации.

Выступили д.т.н. Сидоров В.В., к.т.н. Калицев В.А., к.т.н. Ригин В.Е., вед. инж. Неруш C.B., которые положительно оценили работу, которая выполнена на актуальную тему, обладает научной новизной и посвящена изучению физико-химического взаимодействия экзогенных тугоплавких наночастиц с компонентами металлических расплавов, в том числе и расплавов на основе никеля с целью разработки рекомендаций по рафинированию металла от примесей серы и цветных металлов (капиллярно-активных олова ,свинца, цинка и др. ) при плавке в вакуумной индукционной печи, а также по влиянию наночастиц на распределение вредных примесей при разливке и кристаллизации металла.

Рекомендации диссертанта по использованию наночастиц тугоплавких соединений физико-химически обоснованы и требуют дальнейших исследований в промышленных условиях для получения металлического компакта с наночастицами, способа введения наночастиц в жидкий металл и обеспечения их эффективного распределения для реализации процесса наноструктурирования металла. Диссертация удовлетворяет критериям Положения о порядке присуждения ученой степени кандидата наук, а ее автор заслуживает присуждения ученой степени кандидат технических наук по специальности 05.16.02 - Металлургия черных, цветных и редких металлов.

Слушали:

Секретарь

Председатель НТС

И. С. Новожилова

А.Г.Евгенов