Отправить статью по E-mail Исследование функционального покрытия системы вольфрам–бор, полученного при плазменном cинтезе на подложке AL₂O₃
- Авторы: Балахонов Д.И.1, Николенко С.В.1
-
Учреждения:
- Хабаровский федеральный исследовательский центр – Институт материаловедения Дальневосточного отделения РАН
- Выпуск: № 1 (2024)
- Страницы: 67-81
- Раздел: Статьи
- URL: https://journals.rcsi.science/0235-0106/article/view/256464
- DOI: https://doi.org/10.31857/S0235010624010059
- ID: 256464
Цитировать
Открытый доступ
Доступ предоставлен
Аннотация
В статье изложены результаты исследований экспериментального покрытия, полученного в процессе плазменного синтеза боридов вольфрама и восстановления металлического вольфрама из смеси, полученной на основе шеелитового концентрата и борной кислоты. Формирование покрытия проводись на подложке из Al₂O₃. В работе изложен поэтапный процесс образования на поверхности подложки боридов и восстановления металлического вольфрама с применением генератора электродуговой плазмы, входящего в конструкцию экспериментальной установки высокотемпературного синтеза. Покрытие на подложке состоит из восстановленного металлического вольфрама и его боридов, полученных в одну технологическую стадию в процессе конденсации из диспергированного парокапельного состояния. Для проведения серии экспериментов разработан прототип плазмотрона косвенного действия с генерацией потока электродуговой плазмы удельной мощностью g > 10⁴–10⁵ Вт/см2. В процессе высокотемпературного воздействия плазменным потоком на сложные структуры минерального концентрата и входящий в его состав оксид вольфрама проходят деструктуризация и последующая возгонка смеси в виде парокапельной фазы. Синтез боридов вольфрама идет в процессе химических преобразований при удалении диспергированного материала из потока разогретой плазмы, а также образования зародышевых фаз и конденсации из парокапельной фазы на поверхности подложки. Процесс синтеза также сопровождается значительной возгонкой бора из соединений, что приводит к восстановлению металлического вольфрама. Полученный в ходе плазменного синтеза материал формирует систему W–B и структуры, физико-химические свойства которых зависят от состава смеси, плотности потока, давления и температуры плазмы. Изложены результаты химического анализа частиц, формирующих на поверхности подложки из Al₂O₃ покрытие W–B в виде твердого раствора дендритов. В ходе рентгеноспектрального микроанализа определен фазовый состав проб покрытия, выявлено наличие боридов вольфрама W₂B₅, WB₂, W₂B, WB и металлический вольфрам. Результаты научно-исследовательской работы по получению покрытий или пленок на основе системы W–B с применением минерального многокомпонетного сырья могут быть полезны в различных наукоемких отраслях, гидрометаллургической или химической промышленности.
Ключевые слова
Полный текст
Об авторах
Д. И. Балахонов
Хабаровский федеральный исследовательский центр – Институт материаловедения Дальневосточного отделения РАН
Автор, ответственный за переписку.
Email: karoxar@mail.ru
Россия, Хабаровск
С. В. Николенко
Хабаровский федеральный исследовательский центр – Институт материаловедения Дальневосточного отделения РАН
Email: karoxar@mail.ru
Россия, Хабаровск
Список литературы
- Волочко А.Т., Подболотов К.Б., Дятлова Е.М. Огнеупорные и тугоплавкие керамические материалы. Минск: Беларуская навука, 2013.
- Жучков В.И., Леонтьев Л.И., Акбердин А.А. Применение бора и его соединений в металлургии. Новосибирск: Академиздат, 2018.
- Балахонов, Д.И., Макаров И.А. Плазмохимический синтез карбидов вольфрама из многокомпонентных оксидосодержащих концентратов // Расплавы. 2020. № 2. С. 113–123.
- Благов А.Е., Васильев А.Л., Дмитриев В.П. Исследование особенностей микроструктуры монокристаллического бора // Кристаллография. 2017. № 5. С. 71–726.
- Громилов С.А., Кинеловский С.А., Алексеев А.В., Киреенко И.Б. Исследование высокотемпературных фаз W₂B и β-WB, полученных при кумулятивном нанесении покрытий // Журнал структурной химии. 2010. 51. № 6. С. 1161–1166.
- Ловшенко Ф.Г., Пантелеенко Ф.И., Рогачев А.В. Новые ресурсосберегающие технологии и композиционные материалы. М.: Энергоатомиздат, 2004.
- Гостищев В.В., Хосен Ри, Щекин А.В., Дзюба Г.С. Получение металлов и композиционных материалов с использованием минерального сырья Дальнего Востока. Хабаровск: ТОГУ, 2019.
- Николенко С.В., Верхотуров А.Д. Новые электродные материалы для электроискрового легирования. Владивосток: Дальнаука, 2005.
- Балахонов Д.И., Николенко С.В., Макаров И.А. Исследование структур боридов вольфрама, полученных при плазмохимическом синтезе из минерального вольфрам-содержащего концентрата // Глобальная энергия. 2022. 28. № 3. С. 41–52.
- Туманов Ю.H. Плазменные, высокочастотные, микроволновые и лазерные технологии в химико-металлургических процессах. М.: Физматлит, 2010.
- Мальцев С.А. Математическое моделирование процесса плазменного напыления с ускорением потока плазмы импульсами тока плазмотрона // Воронежский научно-технический вестник. 2017. С. 201–203.
- Корсунов К.А. Моделирование процесса взаимодействия плазменной струи с обрабатываемым материалом // Ресурсосберегающие технологии производства и обработки давлением материалов в машиностроении. Луганск: ЛГУ, 2021.
- Gorbunov A.V., Gorbunova V.A., Devoino O.G. Evaluation of evaporative degradation of arc torch cathodes in hydrocarbon-containing plasmas for spraying, thermal protection testing and related technologies // Science and Technique. 2022. 21. № 3. P. 179–190.
- Капсаламова Ф.Р., Красиков С.А., Журавлев В.В. Особенности фазовых превращений при механохимическом легировании в композиции Fe–Ni–Cr–Cu–Si–B–C // Расплавы. 2021. № 1. С. 79–89.
- Бурков А.А., Кулик М.А. Композиционные электроискровые покрытия на основе аморфной матрицы с включениями боридов вольфрама. Барнаул: Фундаментальные проблемы современного материаловедения. 2018. 15. № 3. С. 320–327.
Дополнительные файлы
