The sublimation effect in the technology of centrifugal arc dispersion of tungsten carbide

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

Background. Sublimation during high-temperature fracture of hard alloys affects the formation of a fraction of ultrafine particles. For subsequent technologies of using powder raw materials, this effect leads to significant changes in the molding modes of products. The determination of the mass fraction of sublimation is also relevant for assessing the profitability of the CDD method. The purpose of this work is to create a theoretical calculation methodology that makes it possible to determine which part of a rod dispersed using a plasma arc sublimates depending on the conditions. Materials and methods. Calculations that make it possible to predict the technological yield of sublimated material. These calculations are applicable for other technological processes related to high-temperature dispersion of materials. Data on powders obtained using CDD and EDD methods are presented. Results. The article contains calculations that make it possible to determine the percentage of evaporated and sublimated tungsten carbide in the process of the CDD method used by researchers from PSU; formulas have been created that are suitable for carrying out similar calculations by specialists engaged in work with similar processes. Conclusions. Based on data on evaporation and sublimation, as well as the required electricity, the CDD method is suitable for designing automated industrial plants for the production of powder raw materials for powder metallurgy.

About the authors

Aleksandr E. Zverovshchikov

Penza State University

Author for correspondence.
Email: azwer@mail.ru

Doctor of engineering sciences, associate professor, head of the sub-department of technologies and equipment of mechanical engineering

(40 Krasnaya street, Penza, Russia)

Dmitry A. Borisov

Penza State University

Email: steerman70098@yandex.ru

Leading engineer of the sub-department of technologies and equipment of mechanical engineering

(40 Krasnaya street, Penza, Russia)

References

  1. Bayramov R.K. Development of processes for obtaining highly dispersed powders during electrical erosion of metals in aqueous solutions. DSc dissertation. Moscow, 2010:255. (In Russ.). EDN: QFDSIT
  2. Dvornik M.I. Development of physical-chemical and technological principles for processing tungsten-cobalt hard alloy by electrical discharge dispersion. PhD dissertation. Khabarovsk, 2006:117. (In Russ.). EDN: NNWKOH
  3. Zverovshchikov A.E., Kireev S.Yu., Rozen A.E. et al. Formirovanie geterogennykh struktur v protsesse tsentrobezhno-dugovogo dispergirovaniya materialov na osnove karbida vol'frama = Formation of heterogeneous structures in the process of centrifugal-arc dispersion of materials based on tungsten carbide. Penza: Izd-vo PGU, 2022:158. (In Russ.). EDN: RONACM
  4. Patent № 2746197 C1 Russian Federation, MPK B22F 9/10, B22F 9/14. Sposob polucheniya melkodispersnogo poroshka tugoplavkogo materiala = Method for producing finely dispersed powder of refractory material.. Zverovshchikov A.E., Zverovshchikov V.Z., Kolmakov K.M., Borisov D.A. № 2020115605; appl. 11.05.2020; publ. 08.04.2021; applicant federal'noe gosudarstvennoe byudzhetnoe obrazovatel'noe uchrezhdenie vysshego obrazovaniya «Penzenskiy gosudarstvennyy universitet». (In Russ.). EDN: CMAAQS
  5. Pavlov V.P., Kudoyarova V.M. Mathematical modeling of the physical and chemical effect of sublimation process on the surface of heat-protective coating made of polymer composite material under intense high-temperature heating. Reshetnevskie chteniya = Reshetnev readings. 2012;2:499‒500. (In Russ.). EDN: UNKZWT
  6. Goncharova L.M. Sublimation crystallization of functional layers in micro-sized growth cells. PhD dissertation. Novocherkassk, 2019:116. (In Russ.). EDN: RHVQGO
  7. Patent № 2754226 C1 Russian Federation, MPK B22F 9/08, B22F 9/14. Sposob polucheniya melkodispersnogo metallicheskogo poroshka = Method for producing finely dispersed metal powder. Zverovshchikov A.E., Nesterov S.A., Borisov D.A., Rozen A.E. № 2020138344; appl. 23.11.2020; publ. 30.08.2021; applicant federal'noe gosudarstvennoe byudzhetnoe obrazovatel'noe uchrezhdenie vysshego obrazovaniya «Penzenskiy gosudarstvennyy universitet». (In Russ.). EDN: BPWMVY
  8. Zverovshchikov A.E., Nesterov S.A., Borisov D.A. On increasing the productivity of installations for the procurement of raw materials for powder metallurgy. Tekhnika i tekhnologiya sovremennykh proizvodstv: sb. st. II Vseros. nauch.-prakt. konf. s mezhdunar. uchastiem (Penza, 12–13 aprelya 2021 goda) = Equipment and technology of modern production: proceedings of the 2nd All-Russian scientific and practical conference with international participation (April 12-13, 2021, Penza). Penza: Izd-vo PGU, 2021:34‒37. (In Russ.). EDN: ISMMLJ
  9. Zverovshchikov A.E., Nesterov S.A., Borisov D.A. et al. Installation for electrolaboratory dispersion of refractory materials with surface activation by laser action based on the VTM machine. Aktual'nye problemy stanko-stroeniya ‒ 2023: sb. st. po materialam Vseros. nauch.-prakt. konf. s mezhdunar. uchastiem (Penza, 1–3 iyunya 2023 g.) = Current issues in machine tool construction ‒ 2023: proceedings of the AllRussian scientific and practical conference with international participation (June 1-3, 2023, Penza). Penza: Izd-vo PGU, 2023:97‒102. (In Russ.). EDN: SWUAIQ
  10. Prosvetov V.V., Prorok L.M. K voprosu o davlenii para na zhidkost' pri isparenii i kondensatsii = On the issue of vapor pressure on liquid during evaporation and condensation. Moscow: Fiziko-energeticheskiy institut, 1976:20. (In Russ.)
  11. Fedkin A.V., Grossman L., Ghiorso Mark S. Vapor pressures and evaporation coefficients for melts of ferromagnesian chondrule-like compositions. Geochimica et Cosmochimica Acta. 2006;70(1):206‒223. doi: 10.1016/j.gca.2005.08.014
  12. Zverovshchikov A., Tarantsev K., Borisov D. Determination of the parameters of the spray area during electric arc dispersion of the material. Materials Today-Proceedings. 2021;38:1452‒1453. doi: 10.1016/j.matpr.2020.08
  13. Fokin I.V., Gudim Yu.A. Structure of metal losses in the process of smelting stainless steel. Vestnik Yuzhno-Ural'skogo gosudarstvennogo universiteta. Seriya: Metallurgiya = Bulletin of the South Ural State University. Series: metallurgy. 2013;13(2):33‒37. (In Russ.). EDN: RLYRTL
  14. Makarov G.N. Experimental methods for determining the temperature and heat of melting of clusters and nanoparticles. Uspekhi fizicheskikh nauk = Advances in physical sciences. 2010;180(2):185. (In Russ.). EDN: LKFJUT
  15. Khardikov S.V. Development of a method for obtaining powder materials by electroerosive dispersion of ball bearing steel. PhD dissertation. Bryansk, 2017:193. (In Russ.)
  16. Ageev E.V. Research and practical application of powders obtained by electrical discharge dispersion of waste tungsten-containing hard alloys. DSc abstract. Moscow, 2012:35. (In Russ.). EDN: QIISIB

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download


Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

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».