Исследование элементного состава титановых металлоотходов методом рентгенофлуоресцентного анализа

Целью настоящей работы являлось исследование элементного состава титановых металлоотходов, подлежащих переработке методом электроэрозионного диспергирования в сферические порошки, пригодные для аддитивного производства.

Методы. При постановке экспериментов по рентгенофлуоресцентному анализу химического состава использовались куски прутков металлоотходов титанового сплава неизвестной марки. Для определения элементного состава и процентного содержания элементов в исследуемом сплаве использовался рентгенофлуоресцентный спектрометр Niton Goldd (США). При данном методе на исследуемый образец направляют рентгеновское излучение, получают спектр отраженной волны и осуществляют анализ характеристик спектра вторичного флуоресцентного излучения пробы. При этом электромагнитные волны формируют вторичное рентгеновское излучение, то есть характеристические линии, которые являются характерными для атомов различных элементов и имеют свои индивидуальные особенности. Таким образом определяется элементный состав исследуемого образца, а интенсивность данных линий показывает количественную концентрацию элементов.

Результаты. С помощью портативного спектрометра Niton Goldd установлено, что титановые металлоотходы соответствуют марке сплава ОТ4-0. Полученные данные позволили идентифицировать образцы исследуемых металлоотходов, подлежащих переработке методом электроэрозионного диспергирования в сферические порошки, пригодные для аддитивного производства. В результате сопоставления процентного содержания химических элементов исследуемого металлоотхода и сплава ОТ4-0 по ГОСТ 19807-91 обнаружены незначительные расхождения, связанные с отсутствием в металлоотходе таких элементов, как О, Si, С, N и Н. По всей видимости, это различие связано с их возможным присутствием в незначительных количествах до 0,1% или полным отсутствием.

Заключение. Реновация металлоотходов, в том числе металлоотходов титана, будет способствовать ресурсосбережению, импортозамещению и обеспечению технологического суверенитета Российской Федерации.

1. Агеев, Е. В., Агеева Е. В., Алтухов А. Ю. Оценка возможности применения электроэрозионных кобальтохромовых порошков для получения изделий методом аддитивного производства // Металлург. 2021. № 12. С. 61–64. https://doi.org/10.52351/00260827_2021_12_61. EDN WLWUBF.

2. Ловшенко Ф. Г., Федосенко А. С., Марукович Е. И. Теоретические и технологические аспекты получения механически легированных порошков для производства покрытий и изделий аддитивными методами // Литье и металлургия. 2021. № 4. С. 90–105. https://doi.org/10.21122/1683-6065-2021-4-90-105. EDN ETYEQU.

3. Исследование условий горячей деформации аддитивно выращенных заготовок из титанового сплава ВТ6 с применением конечно-элементного моделирования / А. Н. Кошмин, А. С. Алещенко, П. В. Патрин [и др.] // Металлург. 2020. № 11. С. 100–106. EDN WEMEVE.

4. Различные методы повышения износостойкости титановых сплавов и сравнительный анализ их эффективности применительно к титановому сплаву ВТ23М / С. В. Путырский, А. А. Арисланов, Н. И. Артеменко, А. Л. Яковлев // Авиационные материалы и технологии. 2018. № 1(50). С. 19–24. https://doi.org/10.18577/2071-9240-2018-0-1-19-24. EDN YNGXOH.

5. Орыщенко А. С., Леонов В. П., Михайлов В. И. Титановые сплавы для глубоководной морской техники // Вопросы материаловедения. 2021. № 3(107). С. 238–246. https://doi.org/10.22349/1994-6716-2021-107-3-238-246. EDN YOLEKN.

6. Романов И. В., Задорожний Р. Н. Выделение мелкодисперсной фракции порошков, полученных методом электроэрозионного диспергирования // Технический сервис машин. 2020. № 3(140). С. 119–127. https://doi.org/10.22314/2618-8287-2020-58-3-119-127. EDN CRMZLZ.

7. Агеев Е. В., Хорьякова Н. М., Садова К. В. Выбор оптимального режима электроэрозионного диспергирования отходов сплава ВНЖ-95 в керосине по производительности процесса ЭЭД // Известия Юго-Западного государственного университета. Серия: Техника и технологии. 2020. Т. 10, № 2. С. 8–19. EDN SHATLJ.

8. Агеева Е. В., Локтионова О. Г., Королев М. С. Исследование процесса прессования и спекания шихты свинцово-сурьмянистого сплава ССу-3, полученной электроэрозионным диспергированием // Известия Юго-Западного государственного университета. Серия: Техника и технологии. 2021. Т. 11, № 4. С. 8–21. https://doi.org/10.21869/2223-1528-2021-11-4-8-21. EDN KNZWZW.

9. Размерный анализ порошков, полученных электроэрозионным диспергированием вольфрамо-титано-кобальтового твердого сплава в керосине / Е. В. Агеев, В. О. Поданов, А. Е. Агеева [и др.] // Чебышевский сборник. 2022. Т. 23, № 5(86). С. 161–171. https://doi.org/10.22405/2226-8383-2022-23-5-161-171. EDN JGHXZZ.

10. 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. EDN TDZMEJ.

11. Рентгенофлуоресцентный экспресс-анализ технического тантала и ниобия: от сырья до продукта / Л. Ю. Межевая, М. Н. Филиппов, О. И. Лямина [и др.] // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2023. Т. 89, № 6. С. 5–12. https://doi.org/10.26896/1028-6861-2023-89-6-5-12. EDN RIVLNB.

12. Ревенко А. Г., Пашкова Г. В. Рентгенофлуоресцентный анализ: современное состояние и перспективы развития // Журнал аналитической химии. 2023. Т. 78, № 11. С. 980–1001. https://doi.org/10.31857/S0044450223110130. EDN MNFDQX.

13. Исследование элементного состава компонентов резцов дорожной фрезы методом рентгенофлуоресцентного анализа / Л. П. Кузнецова, К. Ю. Кузнецов, В. И. Колмыков, Б. А. Семенихин // Известия Юго-Западного государственного университета. Серия: Техника и технологии. 2023. Т. 13, № 3. С. 44–60. https://doi.org/10.21869/2223-1528-2023-13-3-44-60. EDN OJOHIU.

14. 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. EDN AHKNLQ.

15. Гареев И. С., Собко С. А., Писарев М. С. Прогнозирование зоны разрушения сварного соединения пластин из титанового сплава ОТ4 // Сварочное производство. 2021. № 3. С. 37–42. https://doi.org/10.34641/SP.2021.1036.3.011. EDN KGTYNT.

16. Математическое моделирование процесса упрочняющей обработки титановых сплавов ВТ20 и ОТ4 / А. В. Филонович, И. В. Ворначева, А. А. Чуйченко, Е. А. Болотников // Упрочняющие технологии и покрытия. 2021. Т. 17, № 10(202). С. 476–480. https://doi.org/10.36652/1813-1336-2021-17-10-476-480. EDN KNUDWX.

17. Морозов В. В., Гусев В. Г., Морозов А. В. Влияние режима лазерной обработки на упругость титанового сплава ОТ4 // Электрометаллургия. 2022. № 9. С. 2–8. https://doi.org/10.31044/1684-5781-2022-0-9-2-8. EDN TRRGSI.

18. Сураужанов К. О., Тогузов М. З. Перспективные способы переработки хлоридных отходов титанового производства // Вестник Восточно-Казахстанского государственного технического университета им. Д. Серикбаева. 2020. № 2. С. 46–50. https://doi.org/10.51885/15614212_2020_2_46. EDN LFJJBY.

19. Влияние лазерной ударной проковки на мало- и многоцикловую усталость титанового сплава ОТ4-0 / Е. А. Гачегова, Р. Сихамов, Ф. Фенцке [и др.] // Прикладная механика и техническая физика. 2022. Т. 63, № 2(372). С. 182–191. https://doi.org/10.15372/PMTF20220217. EDN MOKWTG.

20. Электрохимическая переработка отходов тяжелых вольфрамовых сплавов в растворах карбоната аммония / О. Г. Кузнецова, А. М. Левин, С. В. Конушкин [и др.] // Металлы. 2023. № 1. С. 9– 15. DOI 10.31857/S0869573323010020. EDN AKMHRM.