ПОЛУЧЕНИЕ ПОРОШКОВ СИСТЕМЫ W-Y2O3 С ЧАСТИЦАМИ СФЕРИЧЕСКОЙ ФОРМЫ И СУБМИКРОРАЗМЕРНОЙ ВНУТРЕННЕЙ СТРУКТУРОЙ ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ ЭЛЕКТРОДУГОВОЙ ТЕРМИЧЕСКОЙ ПЛАЗМЫ

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Представлены результаты исследования процесса получения сфероидизированных порошков системы W-Y2O3 фракции 5–50 мкм, для которых характерны субмикроразмерные зерна вольфрама и равномерное распределение оксида игтрин. Порошки получены при использовании подхода, включающего последовательные стадии плазмохимического синтеза нанопорошков системы W-Y2O3, грануляции нанопорошков методом распылительной сушки и плазменной сфероидизации полученных микрогранул. Установлены закономерности формирования композитных нанопорошков W-Y2O3 с содержанием оксида игтрин в диапазоне от 0,3 до 5,0 мас.% в потоке азотно-водородной плазмы. Определены параметры и условия проведения плазмохимического синтеза, при которых достигается полное превращение исходных реагентов в целевые продукты (W и Y2O3) с равномерным распределением оксида игтрин в синтезируемых нанопорошках. Определены условия подготовки устойчивых суспензий на основе нанопорошков системы W-Y2O3 и проведения процесса их распылительной сушки, обеспечивающие формирование преимущественно округлых нанопорошковых микрогранул фракции -60 мкм с максимальными выходом и производительностью. Установлено влияние параметров плазменной обработки на степень сфероидизации, внутреннюю структуру, насыпную плотность и текучесть микрогранул, а также определены возможные диапазоны изменения этих характеристик. Доказано, что равномерность распределения оксида игтрин в порошковых материалах обеспечивается на всех стадиях получения сфероидизированных микрочастиц системы W-Y2O3 – от плазмохимического синтеза нанопорошков до обработки микрогранул в потоке электродуговой термической плазмы. Продемонстрирована возможность значительного рафинирования обрабатываемых микрогранул по газовым примесям (O, N, H, C) в процессе плазменной обработки.

Об авторах

А. В Самохин

ФГБУН Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова РАН

Москва, Россия

Н. В Алексеев

ФГБУН Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова РАН

Москва, Россия

А. А Дорофеев

ФГБУН Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова РАН

Email: adorofeev@imet.ac.ru
Москва, Россия

А. А Фадеев

ФГБУН Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова РАН

Москва, Россия

М. А Синайский

ФГБУН Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова РАН

Москва, Россия

Ю. П Калашников

ФГБУН Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова РАН

Москва, Россия

Список литературы

  1. Ren, C. An investigation of the microstructure and ductility of annealed cold-rolled tungsten / C. Ren, Z.Z. Fang, L. Xu, J.P. Ligda, J.D. Paramore, B.G. Butler // Acta Materialia. 2019. V.162. P.202–213.
  2. Hu, W. Microstructure refinement in W-Y2O3 alloys via an improved hydrothermal synthesis method and low temperature sintering / W. Hu, Z. Dong, Z. Ma, Y. Liu // Inorg. Chem. Front. 2020. V.7. P.659–666.
  3. Dong, Z. Synthesis of nanosized composite powders via a wet chemical process for sintering high performance W-Y2O3 alloy / Z. Dong, N. Liu, Z. Ma, C. Liu, Q. Guo, Y. Yamauchi, H.R. Alamri, Z.A. Alothman, M.S.A. Hossain, Y. Liu // Int. J. Refract. Met. Hard Mater. 2017. V.69. P.266–272.
  4. Talignani, A. A review on additive manufacturing of refractory tungsten and tungsten alloys / A. Talignani, R. Seede, A. Whitt, S. Zheng, J. Ye, I. Karaman, M.M. Kirka, Y. Katoh, Y.M. Wang // Additive Manufacturing. 2022. V.58. Art.103009.
  5. Howard, L. Progress and challenges of additive manufacturing of tungsten and alloys as plasma-facing materials / L. Howard, G.D. Parker, Xiao-Ying Yu // Materials. 2024. V.17. Art.2104.
  6. You, J.H. Divertor of the European DEMO : Engineering and technologies for power exhaust / J.H. You, G. Mazzone, E. Visca, H. Greuner, M. Fursdon, Y. Addab, C. Bachmann, T. Barrett, U. Bonavolontà, B. Böswirth [et al.] // Fusion Eng. Des. 2022. V.175. Art.113010.
  7. Persianova, A.P. Hydrogen traps in tungsten : a review / A.P. Persianova, A.V. Golubeva // Physics of Metals and Metallography. 2024. V.125(3). P.278–306.
  8. Golubeva, A.V. Hydrogen retention in doped tungsten materials developed for fusion (review) / A.V. Golubeva, D.I. Cherkez // Problems of Atomic Sci. Tech. 2018. V.41(4). Р.26.
  9. Oya, M. Effect of periodic deuterium ion irradiation on deuterium retention and blistering in Tungsten / M. Oya, H.T. Lee, A. Hara, K. Ibano, M. Oyaidzu, T. Hayashi, Y. Ueda // Nuclear Mater. Energy. 2017. V.12. P.674–677.
  10. Fang, Z.Z. The effect of Ni doping on the mechanical behavior of tungsten / Z.Z. Fang, C. Ren, M. Simmons, P. Sun // Int. J. Refract. Met. Hard Mater. 2020. V.92. Art.105281.
  11. Li, K. Crack suppression via in-situ oxidation in additively manufactured W-Ta alloy / K. Li, G. Ma, L. Xing, Y. Wang, X. Huang // Mater. Lett. 2019. V.263. Art.127212.
  12. Qin, M. Preparation of intragranular-oxide-strengthened ultrafine-grained tungsten via low-temperature pressureless sintering / M. Qin, J. Yang, Z. Chen, P. Chen, S. Zhao, J. Cheng, P. Cao, B. Jia, G. Chen, L. Zhang, X. Qu // Mater. Sci. Eng. A. 2020. V.774. Art.138878.
  13. Xiao, F. Uniform nanosized oxide particles dispersion strengthened tungsten alloy fabricated involving hydrothermal method and hot isostatic pressing / F. Xiao, Q. Miao, S. Wei, T. Barriere, G. Cheng, S. Zuo, L. Xu // J. Alloys Compd. 2020. V.824. Art.153894.
  14. Hu, W. Synthesis of W-Y2O3 alloys by freeze-drying and subsequent low temperature sintering : microstructure refinement and second phase particles regulation / W. Hu, Z. Dong, L. Yu, Z. Ma, Y. Liu // J. Mater. Sci. Tech. 2020. V.36. P.84–90.
  15. Wang, K. Evolution of microstructure and texture in a warm-rolled yttria dispersion-strengthened tungsten plate during annealing in the temperature range between 1200 °C and 1350 °C / K. Wang, D. Ren, X. Zan, L. Luo, W. Pantleon, Y. Wu // J. Alloys Comp. 2021. V.883. Art.160767.
  16. Lin, J.-S. Microstructure and deuterium retention after ion irradiation of W-Lu2O3 composites / J.-S. Lin, L.-M. Luo, Q. Xu, X. Zhan [et al.] // J. Nucl. Mater. 2017. V.490. P.272–278.
  17. Dong, Z. Preparation of ultra-fine grain W-Y2O3 alloy by an improved wet chemical method and two-step spark plasma sintering / Z. Dong, N. Liu, Z. Ma, C. Liu, Q. Guo, Y. Liu // J. Alloy. Compd. 2017. V.695. P.2969–2973.
  18. Liu, N. Eliminating bimodal structures of W-Y2O3 composite nanopowders synthesized by wet chemical method via controlling reaction conditions / N. Liu, Z. Dong, Z. Ma, L. Yu, C. Li, C. Liu, Q. Guo, Y. Liu // J. Alloy. Compd. 2019. V.774. P.122–128.
  19. Shan Guo. Preparation of spherical WC-Co powder by spray granulation combined with radio frequency induction plasma spheroidization / Shan Guo, Zhenhua Hao, Rulong Ma [et al.] // Ceram. Intern. 2023. V.49(8). P.12372–12380.
  20. Samokhin, A. Production of spheroidized micropowders of W-Ni-Fe pseudo-alloy using plasma technology / A. Samokhin, N. Alekseev, A. Dorofeev, A. Fadeev, M. Sinaiskiy // Metals. 2024. V.14(9). Art.1043.
  21. Cabrol, E. Fabrication of stainless steel/alumina composite powders by spray granulation and plasma spheroidization / E. Cabrol, S. Cottrino, H. Si-Mohand, G. Fantozzi // Materials. 2025. V.18. Art.1872.
  22. Samokhin, A. Nanopowders production and micron-sized powders spheroidization in DC plasma reactors / A. Samokhin, N. Alekseev, M. Sinayskiy, A. Astashov, D. Kirpichev, A. Fadeev, Y. Tsvetkov, A. Kolesnikov // In the book : Powder Technology. Chapter 1. IntechOpen. 2018. P.4–20.
  23. Dorofeev, A.A. Investigation of nanopowder granulation in W-Ni-Fe systems using spray-drying approach / A.A. Dorofeev, A.V. Samokhin, A.A. Fadeev, N.V. Alekseev, M.A. Sinayskiy, I.S. Litvinova, I.D. Zavertyaev // Inorg. Mater. : Appl. Res. 2024. V.14(3). P.884–895.
  24. Samokhin, A. Spheroidization of iron-based powders in the plasma flow of an electric arc plasma torch and their application in selective laser melting / A.V. Samokhin, A.A. Fadeev, N.V. Alekseev, M.A. Sinaisky, V.Sh. Sufiyarov, E.V. Borisov, O.V. Korznikov, T.V. Fedina, G.S. Vodovozova, S.V. Baryshkov // Phys. Chem. Mater. Proces. 2019. V.4. P.12–20.
  25. Авт. свид. RU 2756327 C1. МПК B22 F9/04. Плазменная установка для сфероидизации металлических порошков в потоке термической плазмы / Самохин А.В., Фадеев А.А., Кирпичев Д.Е., Алексеев Н.В., Берестенко В.И., Асташов А.Г., Завертяев И.Д. – заявл. №2020134059 от 16.10.2020. Опубл. 29.09.2021. –

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2025

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».