Лаборатория металлургических расплавов

Лабораторией металлургических расплавов руководит директор института д.т.н., профессор, Лауреат Государственной премии РК Байсанов Сайлаубай Омарович.

Основное научное направление – физико-химические исследования сложных фазовых равновесий в металлургических системах на основе подхода с позиций концепции Бьеррума – Гуггенгейма. Разработка технологий высокотемпературной обработки металлургического сырья и получение ферросплавов на основе марганца, кремния и хрома, комплексных кремний-алюминий-барийсодержащих сплавов, а также освоение их производств.

Публикации

1          Baisanov S., Tolokonnikova V., Narikbayeva G., Korsukova I., Mukhambetgaliyev Ye. Mathematical method of phase equilibrium of binary system Cr-Si  based  on   Bjerrum-Guggenheim concept // Metalurgija. – 2020. - Vol. 59, Issue 1. - P. 97-100. (Cite Score 2019 -1,8; процентиль 2019 - 60).
2          Baisanov S., Tolokonnikova V., Narikbayeva G., Korsukova I., Mukhambetgaliyev Y. Estimation of dissociation degree of congruently melting compounds through osmotic coefficient of Bjerrum-Guggenheim // Metalurgija. - 2020. - Vol. 59, Issue 3. - P. 343-346. (Cite Score 2019 -1,8; процентиль 2019 - 60).
3          Байсанов С., Толоконникова В.В., Нарикбаева Г.И., Корсукова И.Я. Методы исследования  линий  гетерогенных фазовых равновесий  на диаграмме состояния через осмотический  коэффициент Бьеррума-Гуггенгейма. – Караганда: Экожан, - 2020. - 73 с. (ISBN 978-601-210-301-4).
4          Shabanov YE., Baisanov S., Grigorovich K., Baisanova A., Toleukadyr R., Saulebek Zh. Recovery of low-carbon ferrochrome with multi-component aluminum-silicon-chrome (Al-Si-Cr) alloy // Metalurgija. - 2020. - Vol. 59, Issue 4. - P. 514-516. (Cite Score 2019 -1,8; процентиль 2019 - 60).18. - №5. – С. 47-57.

В рамках грантового финансирования по научным и (или) научно-техническим проектам на 2020-2022 годы выполняется проект AP08855453: «Выявление закономерностей и исследование структурного состояния высокоэффективных комплексных сплавов на основе их диаграмм состояния с позиции концепции Бьеррума-Гуггенгейма» (№ госрегистрации 0120РК00353, договор № 251 от 12.11.2020 г., заказчик - Комитет науки Министерства образования и науки РК).

Руководитель НИР, зав. лабораторией металлургических расплавов, д.т.н., проф. Байсанов С.О.

Этап 2020 г. – Термодинамически обосновать составы кремнеалюминиевых сплавов с повышенным содержанием алюминия системы Fе-Si-A (Инв. № 0220РК01630)

Термодинамическим методом обоснованы составы кремнеалюминиевых сплавов с повышенным содержанием алюминия на основе поведения осмотического коэффициента Бъеррума-Гуггенгейма в расплаве системы Fе-Si-Al. По отклонению энергетических свойств кремния от идеального поведения определены соотношения железа, алюминия и кремния 12-37 %, 20-25 %, 68-38 % соответственно, при которых наиболее благоприятно получение эффективных составов кремнеалюминиевых сплавов.

Этап 2021 г. - Установить методом термодинамически-диаграммного анализа эффективные составы комплексных сплавов на основе железа, марганца, хрома и алюминия с построением диаграмм фазовых соотношений отдельных частей в системе Fe-Si-Al-Cr-Mn (Инв. № 0221РК00300)

На данном этапе показана методика решения прямой и обратной задач Гиббса. Математические выражения линий моновариантных фазовых равновесий получены на единой аналитической основе, в виде полуэмпирической зависимости модифицированного уравнения Шредера-Ле-Шателье. Поэтому представленные исследования обладают совершенной новизной, актуальностью и перспективностью с точки зрения фундаментального жидкофазного состояния материалов и фазовых равновесий при высоких температурах. На современном этапе принципиального понимания процессов, происходящих в расплаве, подход к которым основан на анализе фазового состояния сплавов и учете взаимодействия компонентов между собой, проведение ряда фундаментальных исследований в области физико-химического анализа, дают основания для серьезных обобщений и научно обоснованных практических рекомендаций. Проведен термодинамически-диаграммный анализ двух четырех компонентных систем  Fe-Si-Al-Mn  и   Fe-Si-Al-Cr с построением их диаграмм фазовых соотношений. Установлены оптимальные составы комплексных сплавов на основе железа, марганца, хрома и алюминия в виде математических моделей. Построены диаграммы фазовых соотношений отдельных частей в системе Fe-Si-Al-Cr-Mn, обеспечивающие возможность выплавки составов сплавов с необходимым фазовым составом.

Этап 2022 г. –Выявление закономерностей и исследование структурного состояния высокоэффективных комплексных сплавов на основе их диаграмм состояния с позиции концепции Бьеррума-Гуггенгейма (Инв. № 0222РК00179). 

Проведено термодинамическое обоснование составов кремнеалюминиевых сплавов с повышенным содержанием алюминия в  системе Fe-Si-Al. Установлены эффективные составы комплексных сплавов на основе железа, марганца, хрома и алюминия с построением диаграмм фазовых соотношений отдельных частей в системе Fe-Si-Al-Cr-Mn. Выявлены закономерности  и исследовано структурное состояние высокоэффективных комплексных сплавов на основе их диаграмм состояния с позиции концепции Бьеррума-Гуггенгейма. Проведены детальные исследования графиков Ф^'_АxВy  в точке плавления конгруэнтно плавящегося соединения и установлен характер расслоения в жидкой фазе при плавлении  для металлических Fe-Cr и Fe-Mn систем. Полученные теоретические результаты дали оценку поведения алюминия и кремния в комплексе,  при выплавке комплексных сплавов AlSiCr, AlSiMn. Определены оптимальные составы сплавов алюмосиликомарганца (AlSiMn) и алюмосиликохрома (AlSiCr) применительно к  использованию для обработки стали или металлотермической восстановительной выплавки рафинированных сортов ферромарганца и феррохрома. 

Члены исследовательской группы:

1. Байсанов Сайлаубай – ORCID: 0000-0002-7328-2921, индекса Хирша – Web of Science -1, Scopus -3.  

 2. Толоконникова Вера Владимировна – ORCID: 0000-0003-3386-0966, индекс Хирша – Web of Science -1, Scopus -1. 

 3. Мухамбетгалиев Е.К - индекс Хирша – Web of Science -1, Scopus -1. 

 4. Нарикбаева Гульнар Итемировна - ORCID: 0000-0002-1055-3448. 

 5. Корсукова Ирина Ярославовна - ORCID: 0000-0003-2121-4270 

 6. Байсанова Айдана Максутовна

Список опубликованных научных работ

1. Tolokonnikova V., Baisanov S., Narikbayeva G., Korsukova I. Modeling method of phase equilibrium in metal-slag system // Metalurgija. – 2021. – Vol. 60, Issue 1. – P. 292-294.

2. Tolokonnikovа V., Baisanov S., Narikbayeva G., Korsukova I. Assessment of dissociation rate of FeCr₂O₄ using the Bjerrum-Guggenheim coefficient // Metalurgija. – 2021. – Vol. 60, Issue 1. – P. 303-305.

3. Baisanov S., Tolokonnikova V. V., Narikbayeva G. I. Korsukova I. Ya. Thermodynamic substantiation of compositions of silicon aluminium alloys with increased aluminium content in Fe-Si-Al system // Complеx Use of Mineral Resources. – 2022. – Vol. 321, No 2. – P.31–37. .(КазБЦ – 0,677. Рекомендован КОКСОН). ) https://kims-imio.kz/portfolio-item/%e2%84%9622022/

4. В.В. Толоконникова, С.О. Байсанов, Г.И. Нарикбаева, Г.С. Ерекеева Закономерности фазовых равновесий на основе концепции Бьеррума-Гуггенгейма для бинарной системы Fe-Al     // « Physics of Metals», «CIS Iron & Steel Review», .- Vol.24 (2022), No 2 PP.79-83, 

5. Baisanov S., Tolokonnikova V. V., Narikbayeva G. I., Korsukova I. Ya.,
Vorobkalo N.R. Development of theoretical basis for low-percentage ferrotitanium production technology with using ferrosilicon aluminium // High Temperature. – 2022, t.60, №6, C.844-849. DOI:https://doi.org/10.31857/S0040364422050192.

6. V.V. Tolokonnikova, S.Baisanov, G.S.Yerekeyeva, G.I. Narikbayeva,I.Ya.Korsukova Evaluation of the Degree of Dissociation of a Congruent    Compound Fe₂Ti across the Bjerrum–Guggenheim Coefficient Metals 2022.- Vol.12, No 12, P.2132. https://www.mdpi.com/2075-4701/12/12/2132https://doi.org/10.3390/met12122132

Полученные результаты могут вызвать интерес для специалистов, работающих в области физико-химического анализа и вносят определенный вклад в развитие физической химии и металловедения, а также при разработке составов новых комплексных сплавов и технологии их получения.