techusguИзвестия Юго-Западного государственного университета. Серия: Техника и технологииProceedings of the Southwest State University. Series: Engineering and Technology2223-1528Юго-Западный государственный университет10.21869/2223-1528-2024-14-2-22-32techusgu-253Research ArticleМЕТАЛЛУРГИЯ И МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕMETALLURGY AND MATERIALS SCIENCEСтруктура и свойства порошков, полученных электродиспергированием чистых вольфрамовых металлоотходов в дистиллированной водеStructure and properties of powders obtained by electrodispersion of pure tungsten metal waste in distilled waterhttps://orcid.org/0000-0001-8457-6565АгееваЕ. В.AgeevaE. V.

Екатерина Владимировна Агеева, доктор технических наук, доцент, профессор

кафедра технологии материалов и транспорта

305040; ул. 50 лет Октября, д. 94; Курск

Ekaterina V. Ageeva, Doctor of Sciences (Engineering), Professor, Professor of the Department

Department of Technology of Materials and Transport

305040; 50 let Oktyabrya Str. 94; Kursk

ageeva-ev@yandex.ruУлитинД. А.UlitinD. A.

Дмитрий Алексеевич Улитин, аспирант

кафедра технологии материалов и транспорта

305040; ул. 50 лет Октября, д. 94; Курск

Dmitry A. Ulitin, Post-Graduate Student

Department of Technology of Materials and Transport

305040; 50 let Oktyabrya Str. 94; Kursk

ulitdmitr@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0002-8491-2829КоролевМ. С.KorolevM. S.

Михаил Сергеевич Королев, аспирант

кафедра технологии материалов и транспорта

305040; ул. 50 лет Октября, д. 94; Курск

Mikhail S. Korolev, Post-Graduate Student

Department of Materials and Transport Technology

305040; 50 let Oktyabrya Str. 94; Kursk

korolev37-31-72@mail.ruАгееваА. Е.AgeevaA. E.

Анна Евгеньевна Агеева, студент

305040; ул. 50 лет Октября, д. 94; Курск

Anna E. Ageeva, Student

305040; 50 let Oktyabrya Str. 94; Kursk

ageevaanna2004@yandex.ruЮго-Западный государственный университетРоссияSouthwest State UniversityRussian Federation2024300620241422232Copyright © Агеева Е.В., Улитин Д.А., Королев М.С., Агеева А.Е., 20242024Агеева Е.В., Улитин Д.А., Королев М.С., Агеева А.Е.Ageeva E.V., Ulitin D.A., Korolev M.S., Ageeva A.E.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://techusgu.elpub.ru/jour/article/view/253   Цель

   Цель. Исследование состава, структуры и свойств порошковых материалов, полученных электродиспергированием отходов вольфрама марки ВА в кислородсодержащей среде – дистиллированной воде.

   Методы

   Методы. Для определения состава, структуры и свойств порошковых материалов были исследованы образцы порошков, полученных из отходов вольфрама марки ВА. Порошковый материал был получен электроэрозионным диспергированием в воде дистиллированной. Микроанализ частиц порошка был проведен с помощью растрового электронного микроскопа, анализ распределения по размерам частиц порошка получен с помощью анализатора размеров частиц, рентгеноспектральный микроанализ частиц порошка проведен с помощью энергодисперсионного анализатора рентгеновского излучения, встроенного в растровый электронный микроскоп, анализ фазового состава частиц порошка проведен с помощью рентгеновской дифракции на дифрактометре.

   Результаты

   Результаты. В ходе исследования было выявлено, что форма частиц полученных порошковых вольфрамовых материалов сферическая и эллиптическая, также на увеличении отмечены агломераты частиц более мелкого размера. В составе порошковых материалов присутствуют кислород и вольфрам, при этом совместных структурных составляющих не отмечено. В фазовом составе отмечены фазы чистого вольфрама в α- и β-модификациях. Из анализа гранулометрической гистограммы следует, что разброс частиц по размерам варьируется в интервале 0,092–62,59 мкм, средний же диаметр частиц составил 5,73 мкм.

   Заключение

   Заключение. Полученные результаты исследований могут быть использованы для разработки нового тяжелого псевдосплава с использованием металлоотходов дорогостоящего сырья методом электроэрозионного диспергирования с последующим совершенствованием и оптимизацией состава и структуры сплава.

   Purpose

   Purpose. Investigation of the composition, structure and properties of powder materials obtained by electrodispersion of tungsten waste of the VA brand in an oxygen–containing medium - distilled water.

   Methods

   Methods. To determine the composition, structure and properties of powder materials, samples of powders obtained from waste tungsten of the VA brand were studied. The powder material was obtained by electroerosive dispersion in distilled water. Microanalysis of powder particles was carried out using a scanning electron microscope, analysis of the size distribution of powder particles was obtained using a particle size analyzer, X-ray spectral microanalysis of powder particles was carried out using an energy dispersive X-ray analyzer integrated into a scanning electron microscope, analysis of the phase composition of powder particles was carried out using X-ray diffraction on a diffractometer.

   Results

   Results. During the study, it was revealed that the shape of the particles obtained from powdered tungsten materials is spherical and elliptical, and agglomerates of smaller particles are also marked on magnification. Oxygen and tungsten are present in the composition of powder materials, while there are no joint structural components. The phases of pure tungsten in α and β modifications are noted in the phase composition. It follows from the analysis of the granulometric histogram that the particle size spread varies in the range of 0.092–62.59 microns, while the average particle diameterwas 5.73 microns.

   Conclusion

   Conclusion. The obtained research results can be used to develop a new heavy pseudo-alloy using metal waste of expensive raw materials by the method of electroerosive dispersion with subsequent improvement and optimization of the composition and structure of the alloy.

вольфрамметаллоотходыэлектроэрозионное диспергированиедистиллированная водапорошокструктурасвойстваtungstenmetal wasteelectroerosive dispersiondistilled waterpowderstructurepropertiesReferencesВальтер А. И., Кожевников Л. С. Сравнение структуры и механических свойств вольфрамового тяжелого сплава ВНЖ95 при твердофазном и жидкофазном спекании // Эпоха науки. 2024. № 37. С. 27–30. EDN: VSPMHYWalter A.I., Kozhevnikov L.S. Comparison of the structure and mechanical properties of tungsten heavy alloy VNZH95 in solid-phase and liquid-phase sintering. Epoha nauki = The age of science. 2024;(37):27–30. (In Russ.) EDN: VSPMHYПсевдосплавы на основе вольфрама для защиты от ионизирующего излучения, полученные с использованием механоактивированных прекурсоров / Т. Ф. Григорьева, Л. Н. Дьячкова, А. Ф. Ильющенко, В. А. Осипов, С. В. Восмериков, Е. Т. Девяткина // Технологическое обеспечение машиностроительных производств : сборник статей Международной научно-технической конференции. Могилев: Белорусско-Российский ун-т, 2024. С. 6–12. EDN: XYKGBKGrigorieva T.F., Dyachkova L.N., Ilyushchenko A.F., Osipov V.A., Vosmerikov S.V., Devyatkina E.T. Tungsten-based pseudoalloys for protection from ionizing radiation obtained using mechanoactivated precursors. In: Tekhnologicheskoe obespechenie mashinostroitel'nyh proizvodstv : sbornik statej Mezhdunarodnoj nauchno-tekhnicheskoj konferencii = Technological support of machine-building products: Collection of articles of the International Scientific and Technical Conference. Mogilev: Belorussko-Rossijskij un-t; 2024. P. 6–12. (In Russ.) EDN: XYKGBKЭлектрохимическая переработка тяжелого сплава W-Ni-Fe постоянным и переменным током в аммиачно-щелочных растворах / О. Г. Кузнецова, А. М. Левин, М. А. Севостьянов, О. И. Цыбин, А. О. Больших // Металлы. 2021. № 3. С. 21–29. EDN: SAKYIJKuznetsova O.G., Levin A.M., Sevostyanov M.A., Tsybin O.I., Bolshykh A.O. Electrochemical processing of a heavy W-Ni-Fe alloy by direct and alternating current in ammonia-alkaline solutions. Metally = Metals. 2021;(3):21–29. (In Russ.) EDN: SAKYIJЭлектрохимический синтез наноструктурных порошков оксидов вольфрама и молибдена при электролизе переменным асимметричным синусоидальным током в растворе калиевой щелочи / Ю. А. Абраменко, В. В. Демьян, И. Ю. Жукова, Е. Н. Панина // Актуальные проблемы науки и техники : доклады национальной научно-практической конференции. Ростов н/Д: Донской гос. технический ун-т, 2017. С. 178–179. EDN: XBZJJFAbramenko Yu.A., Demyan V.V., Zhukova I.Yu., Panina E.N. Electrochemical synthesis of nanostructured powders of tungsten and molybdenum oxides during electrolysis by alternating asymmetric sinusoidal current in a solution of potassium alkali. In: Aktual'nye problemy nauki i tekhniki : doklady nacional'noj nauchno-prakticheskoj konferencii = Actual Problems of Science and Technology : Reports of the National Scientific and Practical Conference. Rostov-on-Don: Donskoi gos. tekhnicheskii un-t; 2017. P. 178–179. (In Russ.) EDN: XBZJJFСавич В. В. Псевдосплавы: преимущества перед традиционными материалами // Приборостроение – 2022 : материалы 15-й Международной научно-технической конференции. Минск: Белорусский нац. технический ун-т, 2022. С. 328–331. EDN: CFUIGPSavich V.V. Pseudo-alloys: advantages over traditional materials. In: Priborostroenie – 2022 : materialy 15-j Mezhdunarodnoj nauchno-tekhnicheskoj konferencii = Instrumentation – 2022 : materials of the 15<sup>th</sup> International Scientific and Technical Conference. Minsk: Belorusskij nats. tekhnicheskii un-t; 2022. P. 328–331. EDN: CFUIGPАгеева А. Е., Локтионова О. Г., Улитин Д. А. Рентгенофлуоресцентный анализ элементного состава металлоотходов вольфрама, никеля и меди // Известия Юго-Западного государственного университета. Серия: Техника и технологии. 2023. Т. 13, № 4. С. 20–31. EDN: TADUVDAgeeva A.E., Loktionova O.G., Ulitin D.A. X-ray fluorescence analysis of the elemental composition of metal waste of tungsten, nickel and copper. Izvestiya Yugo-Zapadnogo gosudarstvennogo universiteta. Seriya: Tekhnika i tekhnologii = Proceedings of the Southwest State University. Series: Engineering and Technologies. 2023;13(4):20–31. (In Russ.) EDN: TADUVDКубанова А. Н., Гвоздев А. Е. История развития порошковой металлургии и ее применение в современных технологиях // Чебышевский сборник. 2021. Т. 22, № 2 (78). С. 437–448. EDN: RLPLOHKubanova A.N., Gvozdev A.E. The history of the development of powder metallurgy and its application in modern technologies. Chebyshevskij sbornik = Chebyshevsky collection. 2021;22(2):437–448. (In Russ.) EDN: RLPLOHШишулин А. В., Шишулина А. В. Равновесный фазовый состав и взаимная растворимость компонентов в наночастицах фрактальной формы тяжелого псевдосплава W-CR // Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. 2019. № 11. С. 380–388. EDN: DGJHTMShishulin A.V., Shishulina A.V. Equilibrium phase composition and mutual solubility of components in fractal-shaped nanoparticles of a heavy pseudo-alloy W-CR. Fiziko-himicheskie aspekty izucheniya klasterov, nanostruktur i nanomaterialov = Physico-chemical aspects of studying clusters, nanostructures and nanomaterials. 2019;(11):380–388. (In Russ.) EDN: DGJHTMИсследование порошковых материалов псевдосплава W-CU / М. Г. Криницын, А. С. Первиков, Н. Е. Торопков, М. И. Лернер // Актуальные проблемы современной механики сплошных сред и небесной механики – 2021 : материалы XI Всероссийской научной конференции с международным участием / под ред. М. Ю. Орлова. Томск: Нац. исслед. Томский гос. ун-т, 2022. С. 373–377. EDN: QLPREXKrinitsyn M.G., Pervikov A.S., Toropkov N.E., Lerner M.I. Investigation of powder materials of pseudo-alloy W-CU. In: Orlov M.Y. (ed.). Aktual'nye problemy sovremennoj mekhaniki sploshnyh sred i nebesnoj mekhaniki – 2021 : materialy XI Vserossijskoj nauchnoj konferencii s mezhdunarodnym uchastiem = Actual problems of modern continuum mechanics and celestial mechanics – 2021 : materials of the XI All-Russian Scientific Conference with international participation. Tomsk: Nats. issled. Tomskii gos. un-t; 2022. P. 373–377. EDN: QLPREXБреки А. Д., Толочко О. В., Стариков Н. Е. Оценка влияния жидкого смазочного композиционного материала с наночастицами геомодификатора на трение в подшипниковом узле // Известия Юго-Западного государственного университета. Серия: Техника и технологии. 2015. № 3(16). С. 17–23. EDN: UZCDRRBreki A.D., Tolochko O.V., Starikov N.E. Assessment of the effect of a liquid lubricating composite material with geomodifier nanoparticles on friction in a bearing assembly. Izvestiya Yugo-Zapadnogo gosudarstvennogo universiteta. Seriya: Tekhnika i tekhnologii = Proceedings of the Southwest State University. Series: Engineering and Technologies. 2015;(3):17–23. (In Russ.) EDN: UZCDRRW-Cu composites with submicron-and nanostructures: progress and challenges / C. Hou, Xiaoyang Song, F. Tang, Yurong Li, L. Cao, Jie Wang, Z. Nie // NPG Asia Materials. 2019. Vol. 11, no. 1. P. 1–20. EDN: QXPMTEHou C., Xiaoyang Song, Tang F., Yurong Li, Cao L., Jie Wang, Nie Z. W-Cu composites with submicron and nanostructures: progress and challenges. NPG Asia Materials. 2019;11(1):1–20. (In Russ.) EDN: QXPMTEГрязнов М., Самохин А., Чувильдеев В. Получение композитного порошка системы W-Ni-Fe со сферической формой частиц и исследование возможности его использования в технологии послойного лазерного сплавления // Физика и химия обработки материалов. 2022. № 3. С. 54–66. EDN: UERDWVGryaznov M., Samokhin A., Chuvildeev V. Obtaining a composite powder of the W-Ni-Fe system with a spherical particle shape and exploring the possibility of its use in layered laser fusion technology. Fizika i himiya obrabotki materialov = Physics and Chemistry of materials processing. 2022;(3):54–66. (In Russ.) EDN: UERDWVСтруктура, фазовый состав и триботехнические свойства псевдосплавов различных составов, напыленных методом высокоскоростной металлизации / В. А. Кукареко, Е. В. Астрашаб, М. А. Белоцерковский, А. Н. Григорчик, А. В. Сосновский // Современные методы и технологии создания и обработки материалов : сборник научных трудов. Минск: ФТИ НАН Белоруссии, 2019. С. 51–58. EDN: PXBXUZKukareko V.A., Astrashab E.V., Belotserkovskii M.A., Grigorchik A.N., Sosnovskii A.V. Structure, phase composition and tribotechnical properties of psev-alloys of various compositions sprayed by the method of high-speed metallization. In: Sovremennye metody i tekhnologii sozdaniya i obrabotki materialov : sbornik nauchnyh trudov = Modern methods and technologies of creation and processing of materials : collection of scientific papers. Minsk: FTI NAN Belorussii; 2019. P. 51–58. EDN: PXBXUZПатент 2449859 Российская Федерация, МПК С22F 9/14, С23Н 1/02, B82Y 40/00. Установка для получения нанодисперсных порошков из токопроводящих материалов / Агеев Е. В., Семенихин Б. А., Латыпов Р. А., Аниканов В. И.; заявитель и патентообладатель Юго-Западный гос. ун-т. № 2010104316/02; заявл. 08. 02. 2010; опубл. 10. 05. 2012, Бюл. № 13.Ageev E.V., Semenikhin B.A., Latypov R.A., Anikanov V.I. Installation for the production of nanodisperse powders from conductive materials. Patent 2449859 Russian Federation, 10 May 2012.Кузнецова О. Г., Левин А. М., Севостьянов М. А. Модернизация электрохимической переработки тяжелых вольфрамовых сплавов с помощью переменного тока // Новые материалы и перспективные технологии. Шестой междисциплинарный научный форум с международным участием. М.: Центр научно-технических решений, 2020. С. 433–437. EDN: CHJJXPKuznetsova O.G., Levin A.M., Sevostyanov M.A. Modernization of electrochemical processing of heavy tungsten alloys using alternating current. In: Novye materialy i perspektivnye tekhnologii. Shestoj mezhdisciplinarnyj nauchnyj forum s mezhdunarodnym uchastiem = New materials and promising technologies. The sixth interdisciplinary scientific forum with international participation. Moscow: Centr nauchno-tekhnicheskih reshenii; 2020. P. 433–437. (In Russ.) EDN: CHJJXPФетисов Г. В. Рентгеновские дифракционные методы структурной диагностики материалов: прогресс и достижения // Успехи физических наук. 2020. Т. 190, № 1. С. 2–36. EDN: RJBIAYFetisov G.V. X-ray diffraction methods of structural diagnostics of materials: progress and achievements. Uspekhi fizicheskih nauk = Successes of physical sciences. 2020;190(1):2–36. (In Russ.) EDN: RJBIAYСтруктурно-фазовое состояние теплостойкого сплава высокой твердости, сформированного плазменной наплавкой в среде азота и высокотемпературным отпуском / Н. Н. Малушин, Д. А. Романов, А. П. Ковалев, В. Л. Осетковский, Л. П. Бащенко // Известия вузов. Физика. 2019. Т. 62, № 10 (742). С. 106–111. EDN: OASPJRMalushin N.N., Romanov D.A., Kovalev A.P., Osetkovsky V.L., Bashchenko L.P. Structural and phase state of a heat-resistant alloy of high hardness formed by plasma surfacing in a nitrogen medium and high-temperature tempering. Izvestiya vuzov. Fizika. 2019;62(10):106–111. (In Russ.) EDN: OASPJRПлесовских А. Ю., Крылова С. Е. Исследование структуры и свойств износостойкого газотермического покрытия с содержанием вольфрама // Frontier Materials & Technologies. 2023. № 2. С. 89–101. EDN: UQIPRWPlesovskikh A.Y., Krylova S.E. Investigation of the structure and properties of a wear-resistant thermal gas coating with a tungsten content. Frontier Materials & Technologies. 2023;(2):89–101. (In Russ.) EDN: UQIPRWДавыдов С. В., Горленко А. О. Композиционные градиентные структуры в функциональных вольфрамовых покрытиях углеродистых сталей // Наукоемкие технологии в машиностроении. 2020. № 2 (104). С. 28–31. EDN: RNQCTIDavydov S.V., Gorlenko A.O. Composite gradient structures in functional tungsten coatings of carbon steels. Naukoemkie tekhnologii v mashinostroenii = Science-intensive technologies in mechanical engineering. 2020;(2):28–31. (In Russ.) EDN: RNQCTIKiss A. B. Thermoanalytical study of the composition of β-tungsten // Journal of Thermal Analysis and Calorimetry. 1998. Vol. 54, no. 3. P. 815–824. doi: 10.1023/A:1010143904328Kiss A.B. Thermoanalytical study of the composition of β-tungsten. Journal of Thermal Analysis and Calorimetry. 1998;54(3):815–824. doi: 10.1023/A:1010143904328

The authors declare that there are no conflicts of interest present.