Название: Исследование свойств оксидных покрытий на сплавах титана, полученных плазменным электролитическим оксидированием
Авторы: Рамазанова Ж.М., Замалитдинова М.Г., Коваленко М.В.
Аннотация: Использование конструкций из титана и его сплавов, которые имеют улучшенные коррозионные, физико-механические свойства, востребованы во многих отраслях производства. В связи с этим представляет интерес процессы модифицирования поверхности металлов. Одним из современных и перспективных методов обработки поверхности металлов является плазменное электролитическое оксидирование. В настоящее время существует проблема широкого применения данного процесса, когда при реализации процесса используются режимы на постоянном токе. Это связано с большим потреблением электроэнергии. Целью данной работы является исследование морфологических и коррозионных свойств оксидных покрытий, полученных в импульсном анодно-катодном режиме на сплавах титана ВТ1-0 и ВТ5 в различных растворах электролитов. Модифицирование поверхности сплавов титана осуществлялось при продолжительности анодного импульса тока 250 ± 25 мкс, продолжительности катодного импульса тока 5 ± 0.5 мс, частоте следования анодных и катодных импульсов 50 ± 0.5 Гц. Электролитами служили щелочные растворы. Оксидные покрытия, полученные в различных электролитах, характеризуются различной пористостью и толщиной покрытия. Покрытия характеризуются мелкопористой структурой, со средним диаметром пор от 0,09 мкм до 0,4 мкм, так и с более крупными размерами пор 0,6 – 0,7 мкм. Пористость покрытий составляет от 6,12% до 12,2%. По данным энергодисперсионного анализа было установлено, что в состав оксидных покрытий включаются как компоненты обрабатываемого металла, так и компоненты раствора электролита. Основными компонентами при этом являются кислород и обрабатываемый металл, а также другие элементы как бор, фосфор, алюминий, фтор, натрий, кремний и другие. Коррозионные испытания согласно ГОСТ 9,308-85 под воздействием нейтрального соляного тумана при температуре (35±2) °С в течение 1500 часов в камере Ascott CC 450 показали, что коррозионных разрушений покрытий нет.
Ключевые слова: оксидное покрытие, электролит, плазменно-электролитическое оксидирование, коррозионные испытания, морфология покрытий, пористость.
Ссылка на данную статью: Ramazanova ZhM, Zamalitdinova MG, Kovalenko MV. Investigation of the properties of oxide coatings on titanium alloys obtained by plasma electrolytic oxidation. Kompleksnoe Ispol’zovanie Mineral’nogo Syr’a = Complex Use of Mineral Resources 2021;321(2):5-13. https://doi.org/10.31643/2022/6445.12
Название: Гранулированные материалы на основе вспученных песков и отходов их производства
Авторы: Мирюк О.А., Загороднюк Л.Х.
Аннотация: В статье приведены результаты исследований гранулированных материалов, полученных по безобжиговой технологии. Для формирования гранул предложены композиционные цементные и магнезиальные вяжущие вещества, содержащие отходы производства вспученного перлита и керамзита. Механическая активация композиционных вяжущих интенсифицирует процессы гидратации и структурообразования, способствует повышению прочности материалов. Сочетание вяжущего с наполнителем в виде отходов производства пористых заполнителей обеспечивает снижение плотности вяжущего, формирование мелкодисперсной пористой структуры композиционного материала, образование устойчивых гидратов. Пористая структура гранул обеспечивается использованием поризованного песка для образования ядра гранул. Исследованиями строения гранул методом электронной микроскопии выявлено, что надежное сцепление частиц поризованного песка с камнем композиционного вяжущего обеспечивает высокую прочность пористых гранулированных материалов. Цементные гранулы на основе вспученного перлитового песка характеризуются плотностью 300 – 400 кг/м3 и прочностью при сжатии 1,8 – 2,6 МПа. Магнезиальные гранулы на основе керамзитового песка имеют плотность 450 – 500 кг/м3 и прочность при сжатии 3,5 – 5,7 МПа. Работа направлена на создание эффективных строительных материалов по ресурсосберегающей технологии, на рациональное использование отходов производства.
Ключевые слова: гранулированный материал, вспученный перлит, керамзитовый песок, композиционные вяжущие, пористая структура.
Ссылка на данную статью: Miryuk OA, Zagorodnyuk LH. Granular materials based on expanded sands and their production waste. Kompleksnoe Ispol’zovanie Mineral’nogo Syr’a = Complex Use of Mineral Resources. 2022;321(2):14-21. https://doi.org/10.31643/2022/6445.13
Название: Геология и минерагения месторождения Бестобе (Центральный Казахстан)
Авторы: Асқарова Н.С., Портнов В.С., Блялова Г.Г., Мадишева Р.К., Дьяконов В.В.
Аннотация: Полигенные стратиформные месторождения являются крупнейшими в мире по запасам барита и марганца, также по запасам свинца и цинка. В минерально-сырьевом комплексе Республики Казахстан они имеют важнейшее значение и выделены в самостоятельный генетический Атасуйский тип. В статье в качестве эталонных для Атасуйского типа рассматриваются месторождения Жаильминской грабен-синклинали, в крупной рифтогенной структуры. Представлено геологическое строение стратиформного полиметаллического месторождения Бестобе, расположенное в восточной части Жаильминского синклинория. Показана стратиграфия рудных образований, особенности оруденения, морфология рудного тела и схема зональности распределения элементов в рудовмещающих породах месторождения Бестобе. Особенностью месторождения является: совмещение слоистых железомарганцевых и свинцово-цинковых руд и наложенного на них цинково-свинцово-баритового орудeнeния; резко подчиненная роль гидротермально-осадочных руд в общих запасах свинца и цинка; сравнительное обилие сульфосолей свинца, меди и серебра. Анализ материалов свидетельствует о том, что орудeнeниe на месторождении Бестобе является комплексным. Главную его ценность составляют полиметаллические руды. Роль железорудного орудeнения месторождения незначительна. Марганцевое орудeнeниe, практически, отсутствует. Полиметаллические руды условно подразделяются на свинцово-цинково-баритовые, свинцово-баритовые, баритовые и свинцово-цинковые. В баритах постоянной примесью является стронций. Свинец сосредоточен, в основном, в галените, незначительное его количество находится в геокроните, буланжерите, джемсоните, бурноните, церуссите, англезите, пироморфите, плюмбоярозите. Основная масса цинка сконцентрирована в виде сфалерита.
Ключевые слова: Атасуйский тип, полиметаллы, Жаильминский грабен-синклиналь, свинцово-цинково-баритовые месторождения.
Ссылка на данную статью: Askarova NS, Portnov VS, Blyalova GG, Madisheva RK, Dyakonov VV. Geology and mineralogy of the Bestobe deposit (Central Kazakhstan). Kompleksnoe Ispol’zovanie Mineral’nogo Syr’a = Complex Use of Mineral Resources 2022;321(2):22-30. https://doi.org/10.31643/2022/6445.14
Название: Термодинамическое обоснование составов кремнеалюминиевых сплавов с повышенным содержанием алюминия системы Fe-Si-Al
Авторы: Байсанов С., Толоконникова В.В., Нарикбаева Г.И., Корсукова И.Я.
Аннотация: Приоритетным направлением развития чёрной металлургии является увеличение производства высококачественного металла и металлопродукции нового сортамента. Одним из путей достижения повышения качества сталей является вовлечение для их производства комплексных сплавов на основе алюминия, кремния, марганца и т.д., так необходимых в качестве раскислителей и легирующих добавок. В статье рассмотрена возможность термодинамического обоснования растворимости алюминия в комплексном сплаве ферросиликоалюминии (FeSiAl) на основе их диаграмм состояния через осмотический коэффициент Бьеррума-Гуггенгейма. Применяемая методология основана на теоретических исследованиях фазовых равновесий на основе концепции Бьеррума-Гуггенгейма и включает комплекс компьютерных программ на языке C# (Сsharp), предназначенных для оценки степени отклонения свойств реальной системы от идеальной. Критерием оценки является осмотический коэффициент Бьерумма-Гугенгейма. Характер изменения осмотического коэффициента Бьеррума-Гуггенгейма от отношения активности компонентов в идеальной жидкой и твердой фазах (положительный Фi <1 или отрицательный Фi >1) при граничных условиях формирования полей кристаллизации фаз, относящихся к процессам выплавки ферросиликоалюминия является прямым доказательством возможности применения его в качестве металлического восстановителя. Расчитанные математические зависимости осмотического коэффициента Бъеррума-Гуггенгейма позволили определить температуру кристаллизации сплава ферросиликоалюминия, при которой происходит процесс сплавообразования с более богатым содержанием алюминия. Графики зависимости осмотического коэффициента Бьеррума-Гуггенгейма кристаллизующегося компонента от отношения его активности в жидкой и твердой фазах показали, что рост температуры приводит к сильным отрицательным отклонениям свойств кремния, а значит лучшей смешиваемости его в расплаве с железом и алюминием. Установлены составы кремнеалюминиевых сплавов с повышенным содержанием алюминия в комплексном сплаве ферросиликоалюминий (FeSiAl) на основе их диаграмм состояния через осмотический коэффициент Бьеррума-Гуггенгейма с содержанием железа 12-37 %, алюминия 20-25 %, кремния 68-38 %. Полученные теоретические результаты позволяют определить условия, обеспечивающие максимально возможное усвоение алюминия расплавами ферросиликоалюминия, поступающего из высокозольного угля в процессе плавки этого металла в руднотермических печах, а это прямой путь к разработке технологии получения комплексных сплавов.
Ключевые слова: диаграмма состояния, коэффициент Бьеррума-Гуггенгейма, поля кристаллизации фаз, кремнийалюминиевые сплавы, ферросиликоалюминий, комплексные сплавы.
Ссылка на данную статью: Baisanov S, Tolokonnikova VV, Narikbayeva GI, Korsukova IYa. Thermodynamic substantiation of compositions of silicon aluminium alloys with increased aluminium content in Fe-Si-Al system. Kompleksnoe Ispol’zovanie Mineral’nogo Syr’a = Complex Use of Mineral Resources 2022;321(2):31-37. https://doi.org/10.31643/2022/6445.15
Название: Проблема оптимизации насосных агрегатов для транспортировки нефти
Авторы: Бекибаев Т.Т., Рамазанова Г.И., Пахомов М.А.
Аннотация: При транспортировке нефти по магистральным нефтепроводам большая часть расходуемой энергии уходит на работу магистральных и подпорных насосоных агрегатов на нефтеперекачивающих станциях. В этой связи определение оптимальных режимов работы насосных агрегатов, эксплуатирующихся на нефтепроводах, является актуальной проблемой для энергосбережения. Статья посвящена оптимизации работы насосных агрегатов для энергосбережения трубопроводного транспорта нефти. Работа насосных агрегатов регулируется с использованием сменных роторов с различными диаметрами рабочих колес или частотно-регулируемым приводом. Сформулирован критерий оптимизации для минимизации эксплуатационных затрат насосных агрегатов. Представлена методика определения энергопотребления насосных агрегатов с различными диаметрами рабочих колес и частотно-регулируемым приводом. Алгоритм поиска оптимального режима работы насосных агрегатов построен с использованием определений теории графов и динамического программирования.
Ключевые слова: критерий оптимизации, энергосбережение, транспортировка нефти, теория графов, динамическое программирование.
Ссылка на данную статью: Bekibayev TT, Ramazanova GI, Pakhomov MA. The problem of optimizing pumping units for oil transportation. Kompleksnoe Ispol’zovanie Mineral’nogo Syr’a = Complex Use of Mineral Resources. 2022;321(2):38-46. https://doi.org/10.31643/2022/6445.16
Название: О применимости механизмов упрочнения к малоуглеродистым и низколегированным сталям
Авторы: Джаксымбетова M. A., Канаев A. T., Ахмедьянов A. У., Киргизбаева К.Ж.
Аннотация: На основе экспериментальных исследований оценен ориентировочный вклад различных механизмов упрочнения в предел текучести малоуглеродистых и низколегированных сталей. Установлено, что для горячекатаных сталей (Ст.3 сп и Ст5пс) наибольший вклад в предел текучести дают твердо-растворное и зерно-граничное упрочнения (54,0% и 29,0, %). Преобладающим механизмом упрочнения низколегированной стали 10ХНДП является твердорастворный, высокая доля которого в этой стали объясняется сопротивлением движущимся дислокациям со стороны растворенных атомов Ni, Cu, P и Cr в α-Fe. В низколегированной стали 16Г2АФ наряду с этими слагаемыми упрочнения заметна роль дисперсионного упрочнения (20,0%). Показано, что термомеханическая обработка стали марки Ст.5пс приводит к росту величины дислокационного упрочнения до 27,0 % за счет роста плотности дислокаций и сохранения большей части дислокаций в прокате при ускоренном охлаждении горячедеформированного аустенита. Отмечено, что в качестве эффективных и перспективных способов повышения прочности низколегированных сталей является твердорастворное упрочнение с легированием дешевыми легирующими элементами (Mn, Si), а также дислокационное и дисперсионное упрочнение путем применения термомеханической обработки в сочетании с добавками карбидо- и нитридообразующих элементов V (С, N).
Ключевые слова: механизмы упрочнения, предел текучести, термомеханическая обработка, ускоренное охлаждение, плотность дислокаций, фазовые составляющие.
Ссылка на данную статью: Jaxymbetova MA, Kanayev AT, Akhmedyanov AU, Kirgizbayeva KZh. On the applicability of hardening mechanisms to low-carbon and low-alloy steels. Kompleksnoe Ispol’zovanie Mineral’nogo Syr’a = Complex Use of Mineral Resources 2022;321(2):47-55. https://doi.org/10.31643/2022/6445.17
Название: Мониторинг бетона по поверхностной прочности с применением датчиков и ударно-импульсного метода
Авторы: Утепов Е.Б., Aнискин A., Лукпанов Р.Е., Tулебекова А.С., Жарасов Ш.Ж.
Аннотация: В мире существует множество методов, используемых для температурно-прочностного мониторинга и контроля железобетонных конструкций. Однако эти методы и процедуры связаны со значительными проблемами, поскольку требуют много времени, затрат и подвержены ошибкам. Поэтому в данном исследовании изучалась потенциальная применимость метода определения поверхностной прочности образцов с использованием методов неразрушающего контроля для получения зависимостей между температурой и прочностью в качестве альтернативного подхода к широко используемым в настоящее время методам. Исследования проводились путем сравнения поверхностной прочности малых лабораторных образцов (SS) и больших образцов (LS), имитирующих строительные конструкции, полученных ударно-импульсным методом, и прочности, полученной разрушающим методом. Полученные калибровочные зависимости были адаптированы к результатам теплового контроля образцов. Зависимость температура-прочность корректировалась путем сравнения результатов прочностных и температурных параметров SS и LS. Окончательная адаптация температурно-прочностной зависимости к реальным возведенным конструкциям показала значительный потенциал данного метода в строительной отрасли, где разница между фактической прочностью выбуренных кернов и прогнозной прочностью бетона в возрасте 28 дней составила всего 1,02%. Полученные номограммы позволят корректировать возможные изменения температурного режима гидратации конструкций, твердеющих в реальных климатических условиях.
Ключевые слова: зрелость бетона, поверхностная прочность, ударно-импульсный метод, оперативный контроль, датчик.
Ссылка на данную статью: Utepov YeB, Aniskin A, Lukpanov RE, Tulebekova AS, Zharassov ShZh. Surface-strength approach for concrete monitoring using sensors and shock-pulse method. Kompleksnoe Ispol’zovanie Mineral’nogo Syr’a = Complex Use of Mineral Resources. 2022;2(321):56-64. https://doi.org/10.31643/2022/6445.18
Название: Осаждение покрытий карбонитрида титана методом магнетронного распыления и его влияние на трибо-механические свойства
Авторы: Мамаева А.А., Кенжегулов А.К., Паничкин А.В., Кшибекова Б.Б., Бахытулы Н.
Аннотация: Металлические детали в технике часто выходят из строя в результате повреждений, вызванных износом, что приводит к потере функциональности изделий. С целью повышения износостойкости и срока службы деталей используют тонкопленочные твердые нитридные покрытия, считающиеся эффективными. В статье представлен краткий обзор современной литературы в области получения износостойких покрытий карбонитрида титана методом магнетронного распыления. В обзоре представляется детальная оценка полученных научных результатов в зависимости от параметров напыления и условий получения покрытий. Показаны результаты коэффициента трения, скорости износа покрытия и контртела, нанотвердости и силы адгезий покрытий, полученные методом магнетронного распыления и его модификациями. Рассматривается влияние легирующих элементов на механические и трибологические свойства покрытий карбонитрида титана. Обсуждаются последние достижения в области получения покрытий из карбонитрида титана с улучшенными характеристиками износа.
Ключевые слова: карбонитрид титана, магнетронное распыление, покрытие, износостойкость, коэффициент трения.
Ссылка на данную статью: Mamaeva AA, Kenzhegulov AK, Panichkin AV, Kshibekova BB., Bakhytuly N. Deposition of carbonitride titanium coatings by magnetron sputtering and its effect on tribo-mechanical properties. Kompleksnoe Ispol’zovanie Mineral’nogo Syr’a = Complex Use of Mineral Resources. 2022;321(2):65-78. https://doi.org/10.31643/2022/6445.19
Название: Обоснование удельной энергоемкости бурения как критерия, характеризующего взрывное разрушение горных пород на примере месторождения Коктасжал
Авторы: Ожигин С.Г., Чунуев И.К., Мусин Р.А., Тян С.Г.
Аннотация: Буровзрывные работы являются одной из важнейших составляющих горнодобывающей промышленности. В настоящее время дальнейшее совершенствование и оптимизация технологических процессов на горных предприятиях возможны преимущественно за счет определения и постоянного контроля горно-технологических свойств массива горных пород – их буримости, взрываемости и эксавируемости. Перспективная оценка взрываемости пород в массиве, являющаяся основой проектирования и расчетов параметров БВР, на данный момент возможна только с использованием энергетических параметров технологических работ. В статье приведены сведения о методах изучения прочностных и упругих характеристик горных пород в естественном залегании. Приведены результаты исследования взаимосвязи между удельной энергоемкостью бурения и взрывного разрушения горных пород. Также рассмотрена корреляционная зависимость между удельной энергоемкостью бурения и скоростью распространения упругих продольных волн. Проведен сравнительный анализ между традиционным расчетом показателя взрываемости с использованием результатов лабораторных исследований по физико-механическим свойствам пород месторождения «Коктасжал» и расчетом показателя взрывного разрушения с учетом энергетических параметров бурения. Показана обоснованность использования удельной энергоемкости бурения как критерия, характеризующего взрывное разрушение горных пород при проектировании буровзрывных работ.
Ключевые слова: Буримость, энергоемкость бурения, взрываемость, прочность пород.
Ссылка на данную статью: Ozhigin SG, Chunuev IK, Musin RA, Tyan SG. Substantiation of the specific energy intensity of drilling as a criterion characterizing the explosive destruction of rocks on the example of the Koktaszhal deposit. Kompleksnoe Ispol’zovanie Mineral’nogo Syr’a = Complex Use of Mineral Resources. 2022;321(2):79-86. https://doi.org/10.31643/2022/6445.20
Название: Термодинамика испарения и сублимации теллурида алюминия
Авторы: Бурабаева Н.М., Володин В.Н., Ниценко А.В., Тулеутай Ф.Х.
Аннотация: В результате анализа выполненных к настоящему времени исследований установлено отсутствие сведений, касающихся определений величин давления пара над расплавленным и кристаллическим халькогенидом алюминия. В представленной работе впервые методом точек кипения (изотермический вариант) определено давление насыщенного пара над жидким и кристаллическим сесквителлуридом алюминия. В качестве объекта исследования использовано синтезированное из элементов, чистотой 99,99 мас. %, соединение, идентифицированное рентгенофазовым анализом как монофаза Al2Te3. Определенное давление пара жидкого Al2Te3 соответствует зависимости: , давление пара над кристаллическим теллуридом - . На основании величин насыщенного пара определена температурная зависимость свободной энергии Гиббса испарения и сублимации, дифференцированием которой по температуре рассчитаны вначале энтропии превращения конденсированная фаза – пар, а затем энтальпия. Термодинамические функции составили величину: энтропия испарения жидкой фазы – 60,71±4,08 Дж/(моль·К), энтальпия – 98,65± 6,64 кДж/моль; энтропия сублимации кристаллической фазы – 69,37±4,67 Дж/(моль·К), энтальпия – 108,73±7,31 кДж/моль. Малая величина энтропии перевода теллурида алюминия в паровую фазу свидетельствует о наличии ассоциатов в паре и косвенно – о конгруэнтном характере испарения и сублимации Al2Te3. Определенная как разница энтальпий сублимации и испарения энтальпия плавления теллурида алюминия составила величину 10,08±0,68 кДж/моль, энтропия, рассчитанная аналогично, – 8,66±0,58 Дж/(моль·К). Полученные данные совпадают с термодинамическими величинами, найденными другими авторами калориметрическими методами.
Ключевые слова: теллурид алюминия, давление пара, плавление, испарение, сублимация
Ссылка на данную статью: Burabaeva NM, Volodin VN, Nitsenko AV, Tuleutai FKh. Evaporation thermodynamics and sublimation of aluminum telluride. Kompleksnoe Ispol’zovanie Mineral’nogo Syr’a = Complex Use of Mineral Resources 2022;321(2):87-92. https://doi.org/10.31643/2022/6445.21
Название: Кластерно-ассоциатная модель вязкости карбоната калия
Авторы: Бекбаева Л.А., Малышев В.П., Мамяченков С.В., Макашева А.М.
Аннотация: В статье авторами была получена температурная зависимость вязкости сложного неорганического вещества - карбоната калия и проведена проверка предложенной математической модели. Вязкость рассматривается как хаосочувствительное свойство жидкости, присущее ей в движении и в покое. Математическая модель вязкости была разработана с использованием распределения Больцмана и концепции хаотизированных частиц. На этой основе построена иерархическая кластерно-ассоциатная модель вязкости, которая учитывает не только образование первичных кластеров, но и вторичных по отношению к ним ассоциатов с возможностью выявления степени ассоциации кластеров. Для адаптации кластерно-ассоциатной модели к экспериментальным данным разработаны определенные приемы обработки данных для идентификации неизвестных параметров модели. Метод обработки данных по вязкости с использованием из всего множества трех реперных точек позволяет определить показатель степени агрегации ассоциатов. При обработке данных по вязкости карбоната калия был установлен высокий коэффициент корреляции рассчитанных по сравнению со справочными величинами, что указывает на адекватность новой зависимости. Данная модель позволяет прогнозировать поведение вязкости карбоната калия в более высокий температурный диапазон. Степень ассоциации кластеров с повышением температуры понижается, соответствуя динамике разрушения ассоциатов и вязкости в целом.
Ключевые слова: концепция хаотизированных частиц, распределение Больцмана, динамическая вязкость, карбонат калия, кластер, ассоциат
Ссылка на данную статью: Bekbayeva LA, Malyshev VP, Mamyachenkov SV, Makasheva AM. Cluster-associate model of the viscosity of potassium carbonat. Kompleksnoe Ispol’zovanie Mineral’nogo Syr’a = Complex Use of Mineral Resources 2022;321(2):93-98. https://doi.org/10.31643/2022/6445.22
