Синтез композита WC-W2C методом электротеплового взрыва под давлением

В.Т. Телепа, М.И. Алымов, В.А. Щербаков, А.В. Щербаков, В.И. Вершинников

Аннотация на русском языке

Синтезированный наноструктурированный WC методом электротеплового взрыва под давлением с температурой выше 3500 при давлении 20 и 96 МПа.Аннотация. Методом электротеплового взрыва (ЭТВ) под давлением синтезирован композит WC–W2C. Способ включает приготовление смеси порошков вольфрама и сажи, формование шихтовой заготовки и нагрев джоулевым теплом до осуществления экзотермической реакции синтеза в условиях квазиизостатического сжатия. Процесс подготовки и проведение ЭТВ занимает не более одной минуты. Стимулирование процесса электрическим током позволяет осуществить синтез композита и его консолидацию до минимальной остаточной пористости. Задачей исследования являлся поиск оптимальных условий синтез композита WC–W2C методом ЭТВ смеси порошков вольфрама и углеродной сажи под давлением. В экспериментах шихтовые заготовки нагревались со скоростью 1300К/с при плотности силы электрического тока 2,0 МА/м2. Показано, что при синтезе исходные реагенты полностью превращаются в равновесный конечный продукт, содержащий 77,1 мас.% WC и 22,9 мас.% W2C. При увеличении давления сжатия до 96 МПа максимальная температура нагрева целевого продукта комбинированным источником тепла (теплота экзотермической реакции и джоулевый нагрев) достигла 3500 К. Изучено формирование микроструктуры композита WC–W2C, полученного в условиях ЭТВ при различных давлениях. Показано, что композит содержит частицы W2C иглообразной формы. Длина частиц не превышает 10 мкм, а средняя толщина составляет 45 ÷ 100 нм. Композит WC–W2C имеет плотность 12,5 г/см3 и микротвердость по Виккерсу 16 ГПа. Полученные результаты показали, что ЭТВ под давлением является перспективным методом для получения сверхтвердых композитов, позволяющим в одностадийном режиме проводить синтез материалов

Ссылки (15)

1.
A. G. Merzhanov. Combustion processes and synthesis of materials. Chernogolovka, ISMAN (1998) 511 p. (in Russian) [А. Г. Мержанов. Процессы горения и синтез материалов. Черноголовка, ИСМАН (1998) 511 с.]
2.
V. I. Yukhvid, V. A. Gorshkov, V. N. Borsh, P. A. Miloserdov, N. V. Sachkova, M. I. Alymov. Letters on Materials. 7(3), 332 (2017). (in Russian) [В. И. Юхвид, В. А. Горшков, В. Н. Борщ, П. А. Милосердов, Н. В. Сачкова, М. И. Алымов. Письма о материалах. 7(3), 332 (2017).] DOI: 10.22226/2410‑3535‑2017‑3‑332‑336
3.
A. S. Shchukin, A. E. Sytschev. Letters on Materials. 7(3), 244 (2017). (in Russian) [А. С. Щукин, А. Е. Сычев. Письма о материалах. 7(3), 244 (2017).] DOI: 10.22226/2410‑3535‑2017‑3‑244‑248
4.
A. S. Ustyukhin, A. V. Ankudinov, V. A. Zelenskiy, I. M. Milyaev, M. I. Alymov. Letters on Materials. 7(3), 249 (2017). (in Russian) [А. С. Устюхин, А. В. Анкудинов, В. А. Зеленский, И. М. Миляев, М. И. Алымов. Письма о материалах. 7(3), 249 (2017).] DOI: 10.22226/2410‑3535‑2017‑3‑249‑253
5.
I. V. Saikov, M. I. Alymov, S. G. Vadchenko, I. D. Kovalev. Letters on Materials. 7(4), 465 (2017). (in Russian) [И. В. Сайков, М. И. Алымов, С. Г. Вадченко, И. Д. Ковалев. Письма о материалах. 7(4), 465 (2017).] DOI: 10.22226/2410‑3535‑2017‑4‑465‑468
6.
V. T. Telepa, V. A. Shcherbakov, A. V. Shcherbakov. Letters on Materials. 6(4), 286 (2016). (in Russian) [В. Т. Телепа, В. А. Щербаков, А. В. Щербаков. Письма о материалах. 6(4), 286 (2016).] DOI: 10.22226/2410‑3535‑2016‑4‑286‑289
7.
V. A. Shcherbakov, A. N. Gryadunov, M. I. Alymov, N. V. Sachkova. Letters on Materials. 6(3), 217 (2016). (in Russian) [В. А. Щербаков, А. Н. Грядунов, М. И. Алымов, Н. В. Сачкова. Письма о материалах. 6(3), 217 (2016).] DOI: 10.22226/2410‑3535‑2016‑3‑217‑220
8.
V. A. Shcherbakov, A. N. Gryadunov, M. I. Alymov. Letters on Materials. 7(4), 398 (2017). (in Russian) [В. А. Щербаков, А. Н. Грядунов, М. И. Алымов. Письма о материалах. 7(4), 398 (2017).] DOI: 10.22226/2410‑3535‑2017‑4‑398‑401
9.
A. S. Kurlov, I. A. Gusev. Advances in Chemistry. 75(7), 687 (2006). (in Russian) [А. С. Курлов, И. А. Гусев. Успехи химии. 75(7), 687 (2006).] DOI: 10.1002/chin.200701226
10.
G. V. Samsonov, V. K. Vitryanyuk, F. I. Chaplygin. Carbidy volframa (Tungsten Carbides). Kiev, Naukova Dumka (1974) 176 p. (inRussian) [Г. В. Самсонов, В. К. Витрянюк, Ф. И. Чаплыгин. Карбиды вольфрама. Киев, Наукова думка (1974) 176 с.]
11.
I. P. Borovinskaya, T. I. Ignatieva, V. I. Vershinnikov, O. M. Miloserdova, V. N. Semenova. Powder metallurgy. (9-10), 3 (2008). (in Russian) [И. П. Боровинская, Т. И. Игнатьева, В. И. Вершинников, О. М. Милосердова, В. Н. Семенова. Порошковая металлургия. (9-10), 3 (2008).] DOI: 10.1007/s11106‑008‑9051‑1
12.
V. A. Shcherbakov, V. T. Telepa, A. V. Shcherbakov. Compos. Nanostr. 9(1), 70 (2016) (in Russian) [В. А. Щербаков, В. Т. Телепа, А. В. Щербаков. Композиты и наноструктуры. 9(1), 70 (2016).]
13.
V. A. Shcherbakov, V. T. Telepa, A. V. Shcherbakov. Jnt. J. of Self-Propag High-Temp. Synth. 24(4), 251 (2015). (in Russian) [В. А. Щербаков, В. Т. Телепа, А. В. Щербаков. Международный журнал Самораспространяющийся высокотемпературный синтез. 24(4), 251 (2015).] DOI: 10.3103/S1061386215040111
14.
GOST R ISO 6507-1 2007. Metals and alloys. Hardness testing Vickers. (in Russian) [ГОСТ Р ИСО 6507-1 – 2007. Металлы и сплавы. Измерение твердости по Виккерсу.]
15.
GOST 25281-82. Powder metallurgy. Method of determination of formings density. (in Russian) [ГОСТ 25281-82. Металлургия порошковая. Методы определения плотности формовок.]