http://dspace.nbuv.gov.ua:80/handle/123456789/110377 2026-04-20T01:52:11Z http://dspace.nbuv.gov.ua:80/handle/123456789/111710 Thermodynamic Modelling of Oxide Conversion Processes for Metals of Life Mikadze, O.I.; Bagdavadze, J.I.; Dzigrashvili, T.A.; Maisuradze, N.I. In the presented work, the environmentally friendly production processes of pure metals via reduction from the respective oxides in the atmosphere of ultra-low oxidation potential (PO₂=10¹⁶—10²⁶ atm) are offered. We propose the formation of such an environment by injection of ethyl alcohol in the reactor and interaction of its vapour with oxygen. Such conditions promote dissociation of oxides of almost any kind. Using this method, the pure, so-called ‘metals of life’ are obtained: Cu, Fe, Ni, and Co, which are used in medicine as the essential nutrients. In the case of chromium conversion, this process is completed with the synthesis of carbide phases. Production of pure Cr is possible by using the similar methodology with the help of oxygen pump. For identification of the reduced products, an X-ray phase analysis is used. The purity of the converted products is characterized by spectrochemical analysis. The experimental data are in a good conformity with the thermodynamic calculations of optimal temperature ranges of conversion reactions and the ratio of the initial ingredients.; У запропонованій роботі розглянуто екологічно безпечні процеси одержання чистих металів шляхом їх відновлення з відповідних оксидів у атмосфері з ультранизьким окиснювальним потенціялом (PO₂=10¹⁶—10²⁶атм.). Ми пропонуємо створення такого середовища інжекцією етилового спирту в замкнений контур реактора внаслідок взаємодії пари спирту з киснем. Такі умови сприяють дисоціяції оксидів майже будь-якого виду. Цією методою одержано так звані «метали життя»: Cu, Fe, Ni и Co, які використовуються в медицині як поживні нутрієнти. У випадку конверсії оксиду хрому процес завершується синтезою карбідних фаз. Одержання чистого Cr можливе застосуванням подібної методології за допомогою кисневої помпи. Ідентифікація продуктів конверсії відбувається рентґенофазовою структурною аналізою, а їхня чистота контролюється спектрохемічною методою. Експериментальні дані добре узгоджуються з термодинамічними обчисленнями оптимальних температур конверсійних реакцій і молярних часток початкових інґредієнтів.; В предложенной работе рассмотрены экологически безопасные процессы получения чистых металлов путём их восстановления из соответствующих оксидов в атмосфере с ультранизким окислительным потенциалом (PO₂=10¹⁶—10²⁶ атм.). Мы предлагаем создание такой среды инжекцией этилового спирта в замкнутый контур реактора в результате взаимодействия паров спирта с кислородом. Такие условия способствуют диссоциации оксидов почти любого вида. Этим методом получены так называемые «металлы жизни»: Cu, Fe, Ni и Co, применяемые в медицине как питательные нутриенты. В случае конверсии оксида хрома процесс завершается синтезом карбидных фаз. Получение чистого Cr возможно применением подобной методологии с помощью кислородного насоса. Идентификация продуктов конверсии происходит рентгенофазовым структурным анализом, а их чистота контролируется спектрохимическим методом. Экспериментальные данные находятся в хорошем согласии с термодинамическими вычислениями оптимальных температур конверсионных реакций и молярных долей начальных ингредиентов. 2015-01-01T00:00:00Z http://dspace.nbuv.gov.ua:80/handle/123456789/111709 Проблема вибору першої фази в реакції між наноплівками ніклю та алюмінію Безпальчук, В.М.; Марченко, С.В.; Римар, О.М.; Богатирьов, О.О.; Гусак, А.М. Методами феноменологічного моделювання та молекулярної динаміки визначено фазу, яка має з’явитися першою при реакційній дифузії між наноплівками ніклю й алюмінію. Показано, що в разі безпосереднього контакту чистого ніклю та чистого алюмінію за температур вище 700 К першою проміжною фазою має бути рідкий розчин. Виконано пряме моделювання методою молекулярної динаміки, яке підтверджує зниження температури топлення алюмінію за розчинення в ньому ніклю. Представлено комп’ютерний модель процесу напорошення атомів Ніклю на поверхню наноплівки з атомів Алюмінію. Показано вплив температури й густини потоку на процес напорошення і формування структур в області контакту. Встановлено, що у випадку напорошення при достатньо високій температурі в зоні контакту виникає впорядкована фаза з ОЦК-ґратницею, присутність якої запобігає контактному топленню.; Методами феноменологического моделирования и молекулярной динамики определена фаза, которая должна появиться первой при реакционной диффузии между наноплёнками никеля и алюминия. Показано, что в случае непосредственного контакта чистого никеля и чистого алюминия при температуре свыше 700 К первой промежуточной фазой должен быть жидкий раствор. Выполнено прямое моделирование методом молекулярной динамики, которое подтверждает снижение температуры плавления алюминия при растворении в нём никеля. Представлена компьютерная модель процесса напыления атомов никеля на поверхность наноплёнки из атомов алюминия. Показано влияние температуры и плотности потока на процесс напыления и формирования структур в области контакта. Установлено, что в случае напыления при достаточно высокой температуре в зоне контакта возникает упорядоченная фаза с ОЦК-решёткой, присутствие которой делает контактное плавление невозможным.; Solid-state interaction between nanofilms of aluminium and nickel in multilayer formed by sequential deposition is considered. Phase-formation sequence during reaction is discussed. The first phase, which appears in reactional diffusion, is determined by means of the methods of phenomenological simulation and molecular dynamics. As shown, in case of direct contact of pure nickel and pure aluminium at the temperatures above 700 K, the first intermediate phase should be liquid solution. Such contact melting follows from the metastable phase diagram calculated under assumption of suppression of the intermetallic-phase nucleation. The direct MD simulation confirms the decrease of the melting temperature of aluminium due to the dissolution of nickel in it. The computer model of deposition of the nickel atoms onto the aluminium nanofoil is presented. The influence of temperature and density of flux on the deposition process and on structure formation in the contact region is demonstrated. If the deposition proceeds under quite high temperature, the ordered phase based on b.c.c. lattice appears in the process of deposition. Its presence makes contact melting impossible. If deposition proceeds at room temperature, some partial ordering in the form of ordered 2D-islands in the contact zone is possible, but it does not prevent the contact melting. Possible influence of oxides is neglected within this model. 2015-01-01T00:00:00Z http://dspace.nbuv.gov.ua:80/handle/123456789/111708 Загальна кінетика пористого розпаду твердих розчинів свинець-олово Ворона, С.П.; Мазанко, В.Ф.; Савчук, М.І.; Храновськая, К.М.; Шматко, І.О.; Шматко, О.А. Загальну кінетику комірчастого розпаду твердих розчинів Pb—Sn з вмістом 5,15, 7,60, 10,03, 12,38, 14,73, 19,22, 23,55, 27,70 та 29,05 ат.% Sn досліджено за температури 293 К методами оптичної мікроскопії, рентґеноструктурного аналізу та резистометрії. Процес старіння стопів Pb—Sn відбувається в дві стадії – первинної та вторинної комірчастих реакцій. Внаслідок первинної комірчастої реакції утворюється тонкоплатівчаста структура (комірки), що складається з послідовно розташованих платівок олова та збідненого твердого розчину на основі свинцю. Первинна платівчаста структура надалі розпадається в ході вторинної комірчастої реакції або переривчастого огрубіння. Вторинна комірчаста реакція відбувається за значно нижчої швидкости, ніж первинна комірчаста реакція, утворюючи платівчасту структуру нижчої дисперсности. Міряння параметра ґратниці свідчить, що концентрація збідненого твердого розчину в первинних комірках істотно вища за рівноважну, тоді як його концентрація у вторинних комірках наближається до рівноважної. Представлення експериментальних ізотермічних резистограм у координатах dρ/dlgτ−lgτ (ρ – електроопір, τ – час старіння стопу) уможливлює точне визначення часових інтервалів перебігу первинної та вторинної комірчастих реакцій, їхніх швидкісних параметрів.; Общая кинетика ячеистого распада твёрдых растворов Pb—Sn, содержащих 5,15, 7,60, 10,03, 12,38, 14,73, 19,22, 23,55, 27,70 и 29,05 ат.% Sn, исследована при температуре 293 К методами оптической микроскопии, рентгеноструктурного анализа и резистометрии. Процесс старения сплавов Pb—Sn протекает в две фазы – первичной и вторичной ячеистых реакций. В результате первичной ячеистой реакции образуется тонкопластинчатая структура (ячейки), состоящая из последовательно расположенных пластинок олова и обеднённого твёрдого раствора на основе свинца. Первичная пластинчатая структура в дальнейшем распадается в ходе вторичной ячеистой реакции или прерывистого огрубения. Вторичная ячеистая реакция протекает со значительно меньшей скоростью, чем первичная ячеистая реакция, образуя структуру более низкой дисперсности. Измерение параметра решётки свидетельствует о том, что концентрация обеднённого твёрдого раствора в первичных ячейках существенно выше равновесной, тогда как его концентрация во вторичных ячейках приближается к равновесной. Представление экспериментальных изотермических резистограмм в координатах dρ/dlgτ−lgτ (ρ – электросопротивление, τ – время старения сплава) даёт возможность точного определения временных интервалов протекания первичной и вторичной ячеистых реакций, их скоростных параметров.; The general kinetics of the cellular precipitation from the Pb—Sn solid solutions containing 5.15, 7.60, 10.03, 12.38, 14.73, 19.22, 23.55, 27.70 or 29.05 at.% Sn is investigated at the temperature of 293 K by light microscopy, X-ray diffraction, and electrical resistance measurements. Ageing process in Pb—Sn alloys passes in two stages–primary and secondary cellular reactions. Primary cellular reaction results in a fine lamellar structure (cells) consisting of alternating tin lamellae and depleted lead-based solid solution. Then, the primary cellular structure is decomposed by means of the secondary cellular reaction or the interrupted coarsening. The secondary cellular reaction occurs at a much slower rate than the primary cellular reaction and results in a much coarser lamellar structure. Lattice-parameter measurements show the depleted lead-based solid solution in the primary cells having a composition far from equilibrium, while that in the product of secondary cellular reaction is close to equilibrium one. Representation of the initial experimental isothermal electrical resistivity plots for Pb—Sn ageing within the dρ/dlgτ−lgτ coordinates (where ρ is electrical resistivity of alloy, τ is its ageing time) makes it possible to determine precise time intervals of primary and secondary cellular reactions and their rate parameters. 2015-01-01T00:00:00Z http://dspace.nbuv.gov.ua:80/handle/123456789/111707 Ультразвуковая ударная обработка поверхностного слоя титана ВТ1-0 в субмикрокристаллическом состоянии Васильев, М.А.; Мордюк, Б.Н.; Павленко, Д.В.; Яценко, Л.Ф. В работе исследовано влияние ультразвуковой ударной обработки на структуру и свойства поверхностного слоя титана ВТ1-0 в субмикрокристаллическом состоянии. Показано, что, сочетая методы объёмной (винтовая экструзия) и поверхностной (ультразвуковая ударная обработка) интенсивной пластической деформации, можно обеспечить повышенную прочность, износостойкость и коррозионную стойкость поверхностных слоёв титановых сплавов. Установлено, что после винтовой экструзии в титане ВТ1-0 формируется структура с размером зёрен порядка 200—250 нм. Методом оже-электронной спектроскопии установлены изменения химического состояния поверхности титана ВТ1-0 после винтовой экструзии и последующей ультразвуковой ударной обработки в аргоне и в жидком азоте. Ультразвуковая ударная обработка титана ВТ1-0 в среде аргона ведёт к насыщению поверхностного слоя кислородом (до 40 ат.%), а при обработке в жидком азоте происходит насыщение атомами N (до 21 ат.%) и O (до 24 ат.%), что свидетельствует о механохимическом синтезе нитридов и оксинитридов титана. Микротвёрдость поверхностного слоя ВТ1-0 после ультразвуковой ударной обработки в аргоне возрастает в 3 раза, а в жидком азоте – в 3,5 раза.; У роботі досліджено вплив ультразвукового ударного оброблення на структуру та властивості поверхневого шару титану ВТ1-0 у субмікрокристалічному стані. Показано, що, поєднуючи методи об’ємної (ґвинтова екструзія) і поверхневої (ультразвукове ударне оброблення) інтенсивної пластичної деформації, можна забезпечити підвищену міцність, зносостійкість і корозійну стійкість поверхневих шарів титанових стопів. Встановлено, що після ґвинтової екструзії в титані ВТ1-0 формується структура з розміром зерен близько 200—250 нм. Методою Оже-електронної спектроскопії встановлено зміни хемічного стану поверхні титану ВТ1-0 після ґвинтової екструзії і наступного ультразвукового ударного оброблення в арґоні й у рідкому азоті. Ультразвукове ударне оброблення титану ВТ1-0 в середовищі арґону приводить до насичення поверхневого шару киснем (до 40 ат.%), а при обробленні в рідкому азоті відбувається насичення атомами N (до 21 ат.%) і O (до 24 ат.%), що свідчить про механохемічну синтезу нітридів і оксинітридів титану. Мікротвердість поверхневого шару ВТ1-0 після ультразвукового ударного оброблення в арґоні зростає в 3 рази, а в рідкому азоті – в 3,5 рази.; The influence of the ultrasonic impact treatment on the structure and properties of the surface layer of α-titanium in a submicrocrystalline state is investigated. As shown, combining the methods of bulk (twist extrusion) and superficial (ultrasonic impact treatment) severe plastic deformation, it is possible to provide increased strength, wear and corrosion resistance of the surface layers of titanium alloys. As determined, after twist extrusion, the structure with a size of grains of about 200—250 nm is formed in α-Ti. By means of the Auger electron spectroscopy, the changes of chemical state of the α-Ti surface are revealed after the twist extrusion followed by ultrasonic impact treatment in argon atmosphere and in liquid nitrogen. Ultrasonic impact treatment of the α-Ti in argon leads to saturation of the surface layer with atoms of oxygen (to 40 at.%), and the processing in liquid nitrogen leads to saturation with atoms of N (to 21 at.%) and O (to 24 at.%), indicating that the mechanochemical synthesis of titanium nitride and oxynitride takes place. The microhardness of the α-Ti surface layer after ultrasonic impact treatment in argon is increased by three times, and in liquid nitrogen–by 3.5 times. 2015-01-01T00:00:00Z