Preparation of Molybdenum–Tungsten Alloy Powders via Magnesium and Calcium Vapor Reduction of Oxide Compounds

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

We report the preparation of molybdenum–tungsten alloy powders via magnesium and calcium vapor reduction of the Mo0.3W0.7O3, MgМо0.7W0.3O4, and CaМо0.7W0.3O4 compounds in the temperature range 750–880°C at residual pressures in the reactor from 5 to 15 kPa. The specific surface area of the Mo–W alloy powders prepared by reducing Mo0.3W0.7O3 slightly exceeds that of the mixture of metal powders obtained by reducing a mixture of WO3 and MoO3 under similar conditions. The specific surface area of the Mo–W alloy powders prepared via magnesium vapor reduction of the CaМо0.7W0.3O4 and MgМо0.7W0.3O4 compounds exceeds that in the case of calcium vapor reduction. We have obtained molybdenum–tungsten alloy powders having lattice parameters of 0.3153 ± 0.0001 and 0.3160 ± 0.0001 nm and ranging in specific surface area from 9 to 22 m2/g. The average crystallite size of the alloys, evaluated using the Scherrer formula, lies in the range 12–35 nm. The powders have a mesoporous structure.

About the authors

V. N. Kolosov

Tananaev Institute of Chemistry – Subdivision of the Federal Research Centre “Kola Science Centre of the Russian Academy of Sciences”, 184209, Akademgorodok, Apatity, Murmansk region, Russia

Email: v.kolosov@ksc.ru
Россия, 184209, Мурманская обл., Апатиты, Академгородок, 26а

M. N. Miroshnichenko

Tananaev Institute of Chemistry – Subdivision of the Federal Research Centre “Kola Science Centre of the Russian Academy of Sciences”, 184209, Akademgorodok, Apatity, Murmansk region, Russia

Email: v.kolosov@ksc.ru
Россия, 184209, Мурманская обл., Апатиты, Академгородок, 26а

T. Yu. Prokhorova

Tananaev Institute of Chemistry – Subdivision of the Federal Research Centre “Kola Science Centre of the Russian Academy of Sciences”, 184209, Akademgorodok, Apatity, Murmansk region, Russia

Author for correspondence.
Email: v.kolosov@ksc.ru
Россия, 184209, Мурманская обл., Апатиты, Академгородок, 26а

References

  1. Lassner E., Schubert W.-D. Tungsten: Properties, Chemistry, Technology of the Element, Alloys, and Chemical Compounds. N.Y.: Kluwer Academics, 1999. 288 p.
  2. Shields J.A. Applications of Molybdenum Metal and Its Alloys. L.: IMOA, 2013. 42 p.
  3. Naidu S.V.N., Sriramamurthy A.M., Rao P.R. The Mo–W (Molybdenum-Tungsten) System // Bull. Alloy Phase Diagrams. 1984. V. 5. № 2. P. 177–180. https://doi.org/10.1007/bf02868956
  4. Sahoo P.K., Srivastava S.K., Kamal S.S.K., Durai L. Consolidation Behavior of W–20–40 wt % Mo Nanoalloys Synthesized by Thermal Decomposition Method // Int. J. Refract. Met. Hard Mater. 2015. V. 51. P. 124–129. https://doi.org/10.1016/j.ijrmhm.2015.03.008
  5. Zhang H., Zhang G.-H. Preparation of Ultrafine Tungsten-Molybdenum Composite Powder and Its Sintering Behavior // Met. Mater. Int. 2021. V. 27. P. 1649–1661. https://doi.org/10.1007/s12540-019-00581-z
  6. Chakraborty S., Banerjee S., Sanyal G. et al. Studies on the Synthesis of Mo-30 wt % W Alloy by Non-conventional Approaches // J. Alloys Compd. 2010. V. 501. № 2. P. 211–217. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2010.04.114
  7. Srivastav A.K., Chawake N., Yadav D. et al. Localized Pore Evolution Assisted Densification During Spark Plasma Sintering of Nanocrystalline W–5 wt % Mo Alloy // Scr. Mater. 2019. V. 159. P. 41–45. https://doi.org/10.1016/j.scriptamat.2018.09.013
  8. Liu H.-X., Yang Y.-F., Cai Y.-F. et al. Prediction of Sintered Density of Binary W(Mo) Alloys Using Machine Learning // Rare Metals. 2023. V. 42. P. 2713–2724. https://doi.org/10.1007/s12598-022-02238-0
  9. Hu P., Chen T., Li X. et al. Ultrafast Synthesis of Nanocrystalline Molybdenum Powder by Thermal Plasma and Its Sintering Behavior // Int. J. Refract. Met. Hard Mater. 2019. V. 83. P. 104969(1)–104969(8). https://doi.org/10.1016/j.ijrmhm.2019.104969
  10. Gonzalez G., Sagarzazu A., Villalba R., Ochoa J. Comparative Study of NiW, NiMo and MoW Prepared by Mechanical Alloying // J. Alloys Compd. 2007. V. 434–435. P. 525–529. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2006.08.155
  11. Srivastav A.K., Murty B.S. Dilatometric Analysis on Shrinkage Behavior during Non-Isothermal Sintering of Nanocrystalline Tungsten Mechanically Alloyed with Molybdenum // J. Alloys Compd. 2012. V. 536. № 1–2. P. 41–44. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2011.12.067
  12. Ohser-Wiedemann R., Martin U., Müller A., Schreiber G. Spark Plasma Sintering of Mo–W Powders Prepared by Mechanical Alloying // J. Alloys Compd. 2013. V. 560. P. 27–32. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2013.01.142
  13. Paul B., Jain D., Chakraborty S.P. et al. Sintering Kinetics Study of Mechanically Alloyed Nanocrystalline Mo–30 wt % W // Thermochim. Acta. 2011. V. 512. № 1–2. P. 134–141. https://doi.org/10.1016/j.tca.2010.09.015
  14. Chen Q., Liang S., Zhang J. et al. Preparation and characterization of WMo Solid Solution Nanopowders with a Wide Composition Range // J. Alloys Compd. 2020. V. 823. P. 153760. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2020.153760
  15. Chen Q., Liang S., Li B. et al. Sol–Gel Synthesis and Characterization of Tungsten-Molybdenum Solid Solution Nanoparticles // Int. J. Refractory Metals and Hard Mater. 2021. V. 100. P. 105668. https://doi.org/10.1016/j.ijrmhm.2021.105668
  16. Мирошниченко М.Н., Колосов В.Н., Макарова Т.И., Орлов В.М. Синтез молибдатов и вольфраматов кальция и магния // Изв. СПбГТИ (ТУ). 2017. № 38 (64). С. 44–47. 1998984-9.2017.38https://doi.org/10.15217/issn
  17. Орлов В.М., Колосов В.Н. Магниетермическое восстановление оксидных соединений вольфрама и молибдена // Докл. РАН. 2016. Т. 468. № 3. С. 288–292. https://doi.org/10.7868/S0869565216150147
  18. Колосов В.Н., Орлов В.М., Мирошниченко М.Н. Исследование восстановления кислородных соединений металлов V и VI групп парами кальция // Неорган. материалы. 2020. Т. 56. № 1. С. 37–43. https://doi.org/10.1134/S0002337X20010066
  19. Cullity B.D., Stock S.R. Elements of X-Ray Diffraction. Englewood Cliffs: Prentice-Hall, 2001. 3rd ed.
  20. Колосов В.Н., Орлов В.М. Электронно-опосредованные реакции при металлотермическом восстановлении оксидных соединений молибдена и вольфрама // Докл. РАН. 2019. Т. 484. № 4. С. 447–450. https://doi.org/10.31857/S0869-56524844447-450
  21. Van Arkel A.E. A Simple Method for Increase of Accuracy in Debye Scherrer Technique // Z. Kristallogr. 1928. V. 67. P. 235–238.
  22. Taylor A., Doyle N.J. The Constitution Diagram of the Tungsten-Molybdenum-Osmium System // J. Less-Common Met. 1965. V. 9. № 1–2. P. 190–205. https://doi.org/10. 1016.0022-5088(65)90096-2
  23. Tran C.C., Han Y., Garcia-Perez M., Kaliaguine S. Synergistic Effect of Mo-W Carbides on Selective Hydrodeoxygenation of Guaiacol to Oxygen-Free Aromatic Hydrocarbons // Catal. Sci. Technol. 2019. V. 9. P. 1387–1397. https://doi.org/10.1039/c8cy02184h
  24. Tran C.C., Mohan O., Banerjee A. et al. A Combined Experimental and DFT Investigation of Selective Hydrodeoxygenation of Guaiacol over Bimetallic Carbide // Energy Fuels. 2020. V. 34. P. 16265–16273. https://doi.org/10.1021/acs.energyfuels.0c03102
  25. Mehdad A., Jentoft R.E., Jentof F.C. Single-Phase Mixed Molybdenum-Tungsten Carbides: Synthesis, Characterization and Catalytic Activity for Toluene Conversion // Catal. Today. 2019. V. 323. № 2. P. 112–122. https://doi.org/10.1016/j.cattod.2018.06.037
  26. Li S., Zhang Y., Han F. et al. Bimetallic Molybdenum-Tungsten Carbide/Reduced Graphene Oxide Hybrid Promoted Pt Catalyst with Enhanced Electrocatalytic Activity and Stability for Direct Methanol Fuel Cells // Appl. Surf. Sci. 2022. V. 600. P. 154134. https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2022.154134

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2.

Download (1MB)
Indexing metadata
3.

Download (1MB)
Indexing metadata
4.

Download (62KB)
Indexing metadata
5.

Download (119KB)
Indexing metadata
6.

Download (58KB)
Indexing metadata
7.

Download (71KB)
Indexing metadata
8.

Download (196KB)
Indexing metadata
9.

Download (1MB)
Indexing metadata
10.

Download (257KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2023 В.Н. Колосов, М.Н. Мирошниченко, Т.Ю. Прохорова

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».