techusguИзвестия Юго-Западного государственного университета. Серия: Техника и технологииProceedings of the Southwest State University. Series: Engineering and Technology2223-1528Юго-Западный государственный университет10.21869/2223-1528-2025-15-3-44-53techusgu-360Research ArticleМЕТАЛЛУРГИЯ И МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕMETALLURGY AND MATERIALS SCIENCEМорфологии и гранулометрический состав экспериментального безвольфрамового твердосплавного порошкового материалаMorphology and granulometric composition of an experimental tungsten-free hard alloy powder materialhttps://orcid.org/0000-0002-3862-8624АгеевЕ. В.AgeevE. V.

Евгений Викторович Агеев, доктор технических наук, профессор, профессор кафедры

кафедра технологии материалов и транспорта

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

Evgeny V. Ageev, Doctor of Sciences (Engineering), Professor, Professor of the Department

Department of Materials Technology and Transport

305040; 50 Let Oktyabrya Str. 94; Kursk

ageev-ev@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0001-8819-699XСабельниковБ. Н.SabelnikovB. N.

Борис Николаевич Сабельников, кандидат технических наук, доцент

кафедра промышленного и гражданского строительства

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

Boris N. Sabelnikov, Candidate of Sciences (Engineering), Associate Professor

Department Industrial and Civil Engineering

305040; 50 Let Oktyabrya Str. 94; Kursk

sabelnikovboris1@mail.ruБашкиревА. П.BashkirevA. P.

Анатолий Петрович Башкирев, доктор технических наук, профессор, профессор университета

305021; ул. К. Маркса, д. 70; Курск

Anatoly P. Bashkirev, Doctor of Sciences (Engineering), Professor, Professor at the University

305021; 70 K. Marks Str.; Kursk

tmv46@mail.ruСивакЕ. Е.SivakE. E.

Елена Евгеньевна Сивак, доктор сельскохозяйственных наук, доцент, профессор

305021; ул. К. Маркса, д. 70; Курск

Elena E. Sivak, Doctor of Sciences (Agricultural), Associate Professor, Professor

305021; 70 K. Marks Str.; Kursk

elena.sivak.77@mai.ruЮго-Западный государственный университетРоссияSouthwest State UniversityRussian FederationКурский государственный аграрный университет имени И.И. ИвановаРоссияKursk State Agrarian University named after I.I. IvanovRussian Federation2025041220251534453Copyright © Агеев Е.В., Сабельников Б.Н., Башкирев А.П., Сивак Е.Е., 20252025Агеев Е.В., Сабельников Б.Н., Башкирев А.П., Сивак Е.Е.Ageev E.V., Sabelnikov B.N., Bashkirev A.P., Sivak E.E.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://techusgu.elpub.ru/jour/article/view/360   Цель

   Цель. Анализ морфологических особенностей и гранулометрического состава новых порошковых материалов, синтезированных на основе безвольфрамовых твердых сплавов методом электроэрозионного диспергирования в среде, обогащенной углеродом.

   Методы

   Методы. Для получения порошков из отходов безвольфрамовых сплавов была задействована экспериментальная лабораторная установка электроэрозионного диспергирования. Исследование морфологии и распределения частиц по размерам выполнялось с использованием сканирующего электронного микроскопа QUANTA 600 FEG и лазерного анализатора размера частиц Analysette 22 NanoTec.

   Результаты проведенных исследований демонстрируют, что частицы порошка характеризуются правильной сферической и эллиптической формой, а их размерный диапазон составляет от 0,320 мкм до 67 мкм.

   Заключение

   Заключение. Проведенные исследования опытного порошка безвольфрамового твердого сплава, полученного методом электроэрозионного диспергирования в спирте метиловом, позволили установить, что частицы порошка характеризуются правильной сферической и эллиптической формой. Эта особенность обусловлена механизмом быстрой кристаллизации расплавленного материала в жидкой рабочей среде – спирте метиловом. Форма частиц в виде сфер и эллипсоидов положительно влияет на способность порошкового материала к уплотнению, что является важным фактором для его последующего сплавления в новый безвольфрамовый твердый сплав с прогнозируемо низкими значениями пористости. Представленные результаты исследования гранулометрического распределения дают основания утверждать, что синтез новых порошковых материалов из отходов безвольфрамовых твердых сплавов методом электроэрозионного диспергирования в углеродсодержащей среде позволяет получить продукт с оптимальным распределением частиц по размерам, что является ключевым для создания нового сплава с заданными свойствами.

   Purpose

   Purpose. Study the morphology and granulometric distribution of new powder materials obtained on the basis of tungsten-free hard alloys by electroerosive dispersion in a carbon-containing medium.

   Methods

   Methods. To obtain new materials from tungsten-free hard alloy waste, an experimental laboratory setup for electroerosive dispersion was used. Morphological and particle size distribution studies were carried out using a QUANTA 600 FEG scanning electron microscope and an Analysette 22 NanoTec laser particle size analyzer.

   Results

   Results. The results of studying the morphology and granulometric distribution of new electroerosive powder materials based on tungsten-free hard alloys obtained in a carbon-containing medium showed that the powder particles have a regular spherical and elliptical shapes, and the particle size ranges from 0,320 μm to 67 μm.

   Conclusion

   Conclusion. Based on experimental studies of the experimental tungsten-free hard alloy powder obtained by electroerosive dispersion in kerosene for lighting, it was found that the particles have a regular spherical and elliptical shape due to the process of rapid crystallization of the molten material in the liquid working medium of kerosene for lighting. In turn, the spherical and elliptical particles shapes have a beneficial effect on the compaction of the powder material for its further sintering into a new tungsten-free hard alloy with an obviously low porosity index. The presented results of studying the granulometric distribution allow us to conclude that the production of new powder materials from tungsten-free hard alloys waste by electroerosive dispersion in a carbon-containing medium leads to the formation of the product with an optimal particle size for obtaining a new alloy with specified properties.

безвольфрамовый твердый сплавэлектроэрозионное диспергированиеморфологиягранулометрический составразмерпорошковый материалспирт метиловыйtungsten-free hard alloyelectroerosive dispersionmorphologygranulometric distributionsizepowder materialmethyl alcohol.Работа выполнена в рамках реализации программы развития ФГБОУ ВО «Юго-Западный государственный университет» проекта «Приоритет 2030»The work was carried out as part of the implementation of the development program of the Southwest State University under the "Priority 2030" projectReferencesЗадорожний Р.Н., Кудряшова Е.Ю., Романов И.В. Исследование физико-механических свойств хромсодержащих порошков, полученных методом электроэрозионного диспергирования // Упрочняющие технологии и покрытия. 2024. Т. 20, № 11(239). С. 504-507. doi: 10.36652/1813-1336-2024-20-11-504-507. EDN: KNMEDU.Zadorozhny R.N., Kudryashova E.Y., Romanov I.V. Investigation of the physico-mechanical properties of chromium-containing powders obtained by electroerosion dispersion. Uprochnyayushchie tekhnologii i pokrytiya = Hardening technologies and coatings. 2024;20(11):504-507. (In Russ.) doi: 10.36652/1813-1336-2024-20-11-504-507. EDN: KNMEDU.Зайцев Д.В., Задорожний Р.Н., Величко С.А. Получение порошковых материалов методом электроэрозионного диспергирования // Сельский механизатор. 2025. № 2. С. 31-34. doi: 10.47336/0131-7393-2025-2-31-32-33-34. EDN: DCNNDA.Zaitsev D.V., Zadorozhny R.N., Velichko S.A. Production of powder materials by electroerosive dispersion. Sel'skii mekhanizator = Rural mechanic. 2025;(2):31-34. (In Russ.) doi: 10.47336/0131-7393-2025-2-31-32-33-34. EDN: DCNNDA.Патрушев А.Ю., Фарафонов Д.П., Серов М.М. Безвольфрамовые твердые сплавы: методы получения, структура и свойства (обзор) // Труды ВИАМ. 2021. № 11(105). С. 66-81.Patrushev A.Yu., Farafonov D.P., Serov M.M. Tungsten-free hard alloys: methods of preparation, structure and properties (review). Trudy VIAM = Proceedings of VIAM. 2021;(11):66-81. (In Russ.)Изменение структурно-фазового состояния и физико-химических свойств безвольфрамовых твердых сплавов TiC-TiNi после различных видов ионно-лучевой обработки / В.В. Акимов, А.М. Бадамшин, С.Н. Несов, С.Н. Поворознюк, А.А. Крутько, Я.А. Сидорова // Омский научный вестник. 2021. № 2(176). С. 5-9.Akimov V.V., Badamshin A.M., Nesov S.N., Povoroznyuk S.N., Krutko A.A., Sidorova Ya.A. Changes in the structural and phase state and physico-chemical properties of tungsten-free hard alloys TiC-TiNi after various types of ion beam treatment. Omskii nauchnyi vestnik = Omsk Scientific Bulletin. 2021;(2):5-9. (In Russ.)Влияние ионного облучения на морфологию, элементный и химический состав поверхностных слоев безвольфрамовых твердых сплавов / А.М. Бадамшин, С.Н. Несов, В.С. Ковивчак, С.Н. Поворознюк, В.В. Акимов // Письма в Журнал технической физики. 2021. Т. 47, № 15. С. 19-22.Badamshin A.M., Nesov S.N., Kovivchak V.S., Povoroznyuk S.N., Akimov V.V. The effect of ion irradiation on the morphology, elemental and chemical composition of the surface layers of tungsten-free hard alloys. Pis'ma v Zhurnal tekhnicheskoi fiziki = Letters to the Journal of Technical Physics. 2021;47(15):19-22. (In Russ.)Агеева Е.В., Сабельников Б.Н. Материальный баланс процесса электроэрозионного диспергирования отходов безвольфрамовых твердых сплавов марки КНТ16 в воде дистиллированной // Известия Юго-Западного государственного университета. Серия: Техника и технологии. 2020. Т. 10, № 3. С. 8-19.Ageeva E.V., Sabelnikov B.N. The material balance of the process of electroerosion dispersion of waste of tungsten-free hard alloys of the KST16 grade in distilled water. Izvestiya Yugo-Zapadnogo gosudarstvennogo universitet. Seriya: Tekhnika i tekhnologii = Proceedings of the Southwest State University. Series: Engineering and Technology. 2020;10(3):8-19. (In Russ.)Агеева Е.В., Сабельников Б.Н. Рентгеноспектральный микроанализ электроэрозионного порошкового материала, полученного в среде этилового спирта из отходов безвольфрамового твердого сплава марки КНТ16 // Известия Волгоградского государственного технического университета. 2020. № 7 (242). С. 33-36.Ageeva E.V., Sabelnikov B.N. X-ray spectral microanalysis of an electroerosive powder material obtained in an ethyl alcohol medium from the waste of a tungsten-free hard alloy of the KNT16 brand. Izvestiya Volgogradskogo gosudarstvennogo tekhnicheskogo universiteta = Izvestiya Volgograd State Technical University. 2020;(7):33-36. (In Russ.)Локтионова О.Г., Агеева Е.В., Сабельников Б.Н. Результаты рентгеновских исследований спеченных образцов, полученных из электроэрозионного порошкового материала сплава КНТ16 // Известия Юго-Западного государственного университета. Серия: Техника и технологии. 2020. Т. 10, № 4. С. 22-34.Loktionova O.G., Ageeva E.V., Sabelnikov B.N. Results of X-ray studies of sintered samples obtained from electroerosive powder material of the KNT16 alloy. Izvestiya Yugo-Zapadnogo gosudarstvennogo universiteta. Seriya: Tekhnika i tekhnologii = Proceedings of the Southwest State University. Series: Engineering and Technology. 2020;10(4):22-34. (In Russ.)Агеева Е.В., Сабельников Б.Н. Структура и свойства безвольфрамового твердого сплава на основе карбонитрида титана, спеченного из электроэрозионных порошков, полученных в углеродсодержащей среде // Упрочняющие технологии и покрытия. 2021. № 4. С. 158-162.Ageeva E.V., Sabelnikov B.N. Structure and properties of a tungsten-free hard alloy based on titanium carbonitride sintered from electroerosion powders obtained in a carbon-containing medium. Uprochnyayushchie tekhnologii i pokrytiya = Hardening technologies and coatings. 2021;(4):158-162. (In Russ.)Агеева Е.В., Локтионова О.Г., Сабельников Б.Н. Оценка энергозатрат при получении шихты для производства безвольфрамового твердого сплава электродиспергированием // Известия Юго-Западного государственного университета. Серия: Техника и технологии. 2021. Т. 11, № 1. С. 21-35.Ageeva E.V., Loktionova O.G., Sabelnikov B.N. Evaluation of energy consumption in the preparation of a charge for the production of tungsten-free hard alloy by electrodispersion. Izvestiya Yugo-Zapadnogo gosudarstvennogo universiteta. Seriya: Tekhnika i tekhnologii = Proceedings of the Southwest State University. Series: Engineering and Technology. 2021;(1):21-35. (In Russ.)Ageev E.V., Ageeva A.E. Composition, structure and properties of hard-alloy powders obtained by electrodispersion of T5K10 alloy in water // Metallurgist. 2022. Vol. 66, no. 1-2. P. 146-154.Ageev E.V., Ageeva A.E. Composition, structure and properties of hard-alloy powders obtained by electrodispersion of T5K10 alloy in water. Metallurgist. 2022;66(1-2):146-154.Агеев Е.В., Агеева А. Е. Структура и свойства порошков, полученных в условиях электроэрозионной металлургии отходов твердого сплава Т5К10 в кислород- и углеродсодержащих средах // Упрочняющие технологии и покрытия. 2022. № 9 (213). C. 387-392.Ageev E.V., Ageeva A. E. Structure and properties of powders obtained in the conditions of electroerosion metallurgy of T5K10 hard alloy waste in oxygen- and carbon-containing media. Uprochnyayushchie tekhnologii i pokrytiya = Hardening technologies and coatings. 2022;(9):387-392. (In Russ.)Параметрические показатели формы частиц электрокорунда, полученного электродиспергированием отходов электротехнического алюминия марки АД0Е / Е.В. Агеев, А.И. Пыхтин, Е.П. Новиков, А.Е. Агеева // Известия Юго-Западного государственного университета. Серия: Техника и технологии. 2022. Т. 12, № 4. С. 40-53. doi: 10.21869/2223-1528-2022-12-440-53.Ageev E.V., Pykhtin A.I., Novikov E.P., Ageeva A.E. Parametric parameters of the shape of electrocorundum particles obtained by electrodispersing waste electrical aluminum grade AD0E. Izvestiya Yugo-Zapadnogo gosudarstvennogo universitetа. Seriya: Tekhnika i tekhnologii = Proceedings of the Southwest State University. Series: Engineering and Technology. 2022;12(4):40-53. (In Russ.) doi: 10.21869/2223-1528-2022-12-440-53.Исследование влияния среды диспергирования на свойства жаропрочных порошков, полученных из отходов сплава ЖСУ6 / Е.В. Агеев, В.И. Серебровский, В.О. Поданов, А.Е. Агеева // Известия Юго-Западного государственного университета. Серия: Техника и технологии. 2022. Т. 12, № 3. С. 39-56. doi: 10.21869/2223-1528-2022-12-3-39-56.Ageev E.V., Serebrovsky V.I., Podanov V.O., Ageeva A.E. Investigation of the effect of the dispersion medium on the properties of heat-resistant powders obtained from waste alloy ZHSU6. Izvestiya Yugo-Zapadnogo gosudarstvennogo universiteta. Seriya: Tekhnika i tekhnologii = Proceedings of the Southwest State University. Series: Engineering and Technology. 2022;12(3):39-56. (In Russ.) doi: 10.21869/2223-1528-2022-12-3-39-56.Математический размерный анализ порошков, полученных электроэрозионным диспергированием жаропрочного никелевого сплава ЖС6У в воде / Е.В. Агеев, А.Е. Гвоздев, Е.А. Протопопов, В.О. Поданов, А.Е. Агеева // Чебышевский сборник. 2022. Т. 23, № 1. С. 197-208. doi: 10.22405/2226-8383-2022-23-1-197-208.Ageev E.V., Gvozdev A.E., Protopopov E.A., Podanov V.O., Ageeva A.E. Dimensional analysis of powders obtained by electroerosive dispersion of heat-resistant nickel alloy ZHS6U in water. Chebyshevskii sbornik = Chebyshev collection. 2022;23(1):197-207. (In Russ.)Математическая оптимизация среднего размера частиц порошков, полученных электроэрозионным диспергированием жаропрочного никелевого сплава ЖС6У / Е.В. Агеев, Е.В. Агеева, А.Е. Гвоздев, Е.А. Протопопов, В.О. Поданов // Чебышевский сборник. 2022. Т. 23, № 3. С. 178-193. doi: 10.22405/2226-8383-2022-23-3-178-193.Ageev E.V., Ageeva E.V., Gvozdev A.E., Protopopov E.A., Podanov V.O. Mathematical optimization of the average particle size of powders obtained by electroerosive dispersion of heatresistant nickel alloy ZHS6U. Chebyshevskii sbornik = Chebyshev collection. 2022;23(3):178-193. (In Russ.)Численная оптимизация процесса получения шихты электродиспергированием отходов сплава Т5К10 / Е.В. Агеев, Е.В. Агеева, А.Е. Гвоздев, А.А. Калинин // Чебышевский сборник. 2022. Т. 23, № 1. С. 183-196. doi: 10.22405/2226-8383-2022-23-1-183-196.Ageev E.V., Ageeva E.V., Gvozdev A.E., Kalinin A.A. Numerical optimization of the charge production process by electrodispersion of T5K10 alloy waste. Chebyshevskii sbornik = Chebyshev collection. 2022;23(1):183-195. (In Russ.)Агеева Е.В., Новиков Е.П., Осьминина А.С. Исследование коррозионной стойкости покрытий, полученных методом газодинамического напыления // Известия Юго-Западного государственного университета. 2018. Т. 22, № 6(81). С. 21-29. doi: 10.21869/2223-1560-2018-22-6-21-29. EDN: YZQTPV.Ageeva E.V., Novikov E.P., Osminina A.S. Research of the corrosion resistance of coatings obtained by gas-dynamic spraying. Izvestiya Yugo-Zapadnogo gosudarstvennogo universiteta = Proceedings of the Southwest State University. 2018;22(6):21-29. (In Russ.) doi: 10.21869/2223-1560-2018-22-6-21-29. EDN: YZQTPV.Агеев Е.В., Кругляков О.В., Поданов В.О. Размерные характеристики порошков, полученных электродиспергированием сплава ЖС6У в керосине // Известия Волгоградского государственного технического университета. Серия: Металлургия. 2022. № 7 (266). C. 62-66.Ageev E.V., Kruglyakov O.V., Podanov V.O. Dimensional characteristics of powders obtained by electrodispersion of ZHS6U alloy in kerosene. Izvestiya Volgogradskogo gosudarstvennogo tekhnicheskogo universiteta. Seriya: Metallurgiya = Izvestiya of Volgograd State Technical University. Series: Metallurgy. 2022;(7):62-66. (In Russ.)Properties of the coatings fabricated by plasma-jet hard-facing by dispersed mechanical engineering wastes / R.A. Latypov, G.R. Latypova, E.V. Ageev, A.Y. Altukhov, E.V. Ageeva // Russian metallurgy (Metally). 2018. Vol. 2018, no. 6. P. 573–575.Latypov R.A., Latypova G.R., Ageev E.V., Altukhov A.Y., Ageeva E.V. Properties of the coatings fabricated by plasma-jet hard-facing by dispersed mechanical engineering wastes. Russian metallurgy (Metally) = Russian metallurgy (Metally). 2018;2018(6):573-575.

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