Структура и свойства электроэрозионных порошков, полученных из отходов латуни ЛС58-3 в спирте изопропиловом

Цель исследования. Изучение структуры и свойств порошков, полученных электроэрозией сплава ЛС58-3 в углеродсодержащей среде – спирте изопропиловом.
Методы. Процесс электроэрозии отходов сплава ЛС58-3 проводили на запатентованной установке, в качестве металлоотходов применялись отходы сплава ЛС58-3. В качестве рабочей жидкости был выбран спирт изопропиловый, являющийся углеродсодержащей средой.
Исследования морфологии и гранулометрического состава получаемых частиц проводились на электронно-ионном сканирующем микроскопе Quanta 600 FEG и лазерном анализаторе размеров частиц Analysette 22 NanoTec соответственно.
Рентгеноспектральный микроанализ порошков проводили на энергодисперсионном анализаторе рентгеновского излучения фирмы EDAX (Нидерланды), встроенном в растровый электронный микроскоп QUANTA 200 3D (Нидерланды). Фазовый анализ порошков выполняли на рентгеновском дифрактометре Rigaku Ultima IV (Япония).
Результаты. Анализ морфологии полученных порошков показал, что частицы имеют в основном сферическую и эллиптическую форму, а также агломераты. Анализ распределения по размерам частиц порошка, показал, что средний размер частиц составляет 24 мкм. Данный размер частиц получен на режиме работы установки, при котором процесс электроэрозии протекает стабильно.
Анализ элементного состава установил, что на поверхности частиц порошка содержится свободный углерод. Остальные химические элементы Cu, Zn, Pb, Sn распределены относительно равномерно. Наличие свободного углерода обусловлено химическим составом среды диспергирования, являющейся углеродсодержащей.
Рентгеноструктурный анализ полученных порошков показал наличие фаз Cu₃Zn, Pb, ZnO, CuO₂, SnO₂. Карбидообразующих элементов в составе сплава нет.
Экспериментально установлено, что на состав, структуру и свойства шихты диспергированной электроэрозией латуни ЛС58-3 оказывает влияние химический состав рабочей жидкости, а также режимы диспергирования.
Заключение. На основании проведенных экспериментальных исследований можно заключить, что использование технологии электроэрозионного диспергирования для переработки отходов латуни ЛС58-3 и получение порошков на её основе является актуальным. Отмечено, что частицы получаемой шихты обладают заданным комплексом свойств и могут быть использованы различными методами порошковой металлургии.

1. Новиков Е. П., Агеев Е. В., Сытченко А. Д. К вопросу о переработке алюминиевых отходов электроэрозионным диспергированием // Современные материалы, техника и технологии. 2015. № 1(1). С. 169–172.

2. Агеев Е. В., Агеева Е. В., Хорьякова Н. М. Состав и свойства медных порошков, полученных электроэрозионным диспергированием. Курск: Университетская книга, 2014. 144 с.

3. Исследование химического состава порошков, полученных электроэрозионным диспергированием твердого сплава / Е. В. Агеев, Б. А. Семенихин, Е. В. Агеева, Р. А. Латыпов // Известия Юго-Западного государственного университета. 2011. № 5-1 (38). С. 138a–144.

4. Получение твердосплавных изделий холодным изостатическим прессованием электроэрозионных порошков и их исследование / Е. В. Агеева, Р. А. Латыпов, П. И. Бурак, Е. В. Агеев // Известия Юго-Западного государственного университета. 2013. № 5 (50). С. 116–125.

5. Проведение рентгеноспектрального микроанализа твердосплавных электроэрозионных порошков / Е. В. Агеев, Г. Р. Латыпова, А. А. Давыдов, Е. В. Агеева // Известия Юго-Западного государственного университета. 2012. № 5-2 (44). С. 99–102.

6. Порошки, полученные электроэрозионным диспергированием отходов твердых сплавов – перспективный материал для восстановления деталей автотракторной техники / Е. В. Агеев, В. Н. Гадалов, Е. В. Агеева, Р. В. Бобрышев // Известия Юго-Западного государственного университета. 2012. № 1-1 (40). С. 182–189.

7. Шеховцова Ю. С., Ролдугина В. А., Ермолаева Т. Н. Разработка методики рентгено-флуоресцентного анализа стартовых металлургических смесей // Известия Юго-Западного государственного университета. Серия: Техника и технологии. 2022. Т. 12, № 4. С. 209–221.

8. Качанов И. В., Шаталов И. М., Рубченя А. А. Моделирование процесса скоростного выдавливания биметаллических резцов для дорожных машин в среде программы DEFORM-3D // Наука и техника. 2018. Т. 17, № 3. С. 198–203.

9. Милях А. Н., Муратов В. А., Щерба А. А. Особенности управления режимами источников питания установок электроэрозионного диспергирования металлов // Проблемы преобразовательной техники. 1983. Ч. 5. С. 201–204.

10. Аскарходжаев Т. И., Пирнаев Ш. А. Роль дорожных фрез в технологии ремонта изношенного дорожного полотна // Транспорт шелкового пути. 2019. № 3–4. С. 109–120.

11. Рамазанов Г. Х. Износ инструмента дорожной фрезы и модели эффективности резания // Наукоемкие технологии в машиностроении. 2023. № 1(139). С. 43–48.

12. Фурманов Д. В., Шамахов Л. М., Лысаков Н. Э. Влияние износа режущего элемента дорожной фрезы на силу сопротивления резанию асфальтобетона // Вестник СибАДИ. 2023. 20(2). С. 204–216.

13. Рентгеноспектральный и рентгеноструктурный анализ электроэрозионных порошковых материаловиз отходов стали Р18 / Н. Н. Карпенко, Р. А. Латыпов, Е. В. Агеева, В. Ю. Карпенко // Известия Юго-Западного государственного университета. Серия: Техника и технологии. 2022. Т. 12, № 3. С. 23–38.

14. Validation of secondary fluorescence excitation in quantitative X-ray fluorescence analysis of thin alloy films / A. Wählisch, C. Streeck, P. Hönicke, B. Beckhoffa // J. Anal. At. Spectrom. 2020. Vol. 35. Р. 1664–1670. https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2020/ja/d0ja00171f

15. Агеева Е. В., Поданов В. О., Воробьев Ю. С. Исследование химсостава жаропрочных сплавов методом рентгено-флуоресцентного анализа на примере турбинной лопатки // Известия Юго-Западного государственного университета. Серия: Техника и технологии. 2020. Т. 10, № 4. С. 35–47.

16. Полякова М. А., Босикова Е. Ю. Особенности применения рентгено-флуоресцентного анализа для определения состава материалов // Технологии металлургии, машиностроения и материалообработки. 2017. № 16. С. 92–98.

17. Агеева Е. В., Королев М. С., Воробьев Ю. С. Исследование элементного состава свинцовосурьмянистых сплавов методом рентгенофлуоресцентного анализа // Известия Юго-Западного государственного университета. Серия: Техника и технологии. 2020. Т. 10, № 4. С. 8–21.

18. Об использовании нитроцементованной стали 30ХГТ для резцов дорожных фрез / В. И. Колмыков, Д. Н. Романенко, К. И. Абышев, С. П. Нефедьев, Р. Р. Дема // Современные проблемы сварочного производства: сборник научных трудов / под ред. М. А. Иванова, И. А. Ильина. Челябинск: Изд. центр. ЮУрГУ, 2016. С. 290–299.

19. Кирюшкина Н. А., Кузнецова В. Н. Повышение долговечности работы резцов дорожной фрезы // Актуальные проблемы науки и техники глазами молодых ученых: материалы Международной научно-практической конференции. Омск: Сиб. гос. автомобильно-дорожный унив. (СибАДИ), 2016. С. 264–267.

20. Патент № 2449859 Российская Федерация, МПК B22F 9/14, B23H 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. № 2010104316/02, заявл. 08.02.2010; опубл. 10.05.2012, Бюл. № 13.