Исследование влияния среды диспергирования на свойства жаропрочных порошков, полученных из отходов сплава ЖСУ6

Цель. Изучение влияния среды диспергирования на свойства электроэрозионных жаропрочных порошков из отходов сплава ЖСУ6.

Методы. Измельчение металлоотходов сплава ЖС6У осуществляли электродиспергированием в воде дистиллированной и керосине осветительном. Для изучения состава, структуры и свойств полученных металлопорошков применяли следующее исследовательское оборудование: форму частиц металлопорошка изучали на микроскопе "QUANTA 600 FEG"; размерные характеристики частиц порошка изучали на анализаторе "Analysette 22 NanoTec"; рентгеноспектральный микроанализ частиц металлопорошка осуществляли на анализаторе, встроенном в микроскоп "QUANTA 200 3D"; рентгеноструктурный анализ частиц металлопорошка проводили на дифрактометре "Rigaku Ultima IV".

Результаты. Установлены взаимосвязи между составом и свойствами рабочей жидкости и гранулометрическим, элементным, фазовым составом электроэрозионных жаропрочных порошков из отходов сплава ЖСУ6, позволяющие варьировать их свойствами. В ходе проведения экспериментов установлено, что химический состав рабочей жидкости влияет на элементный и фазовый составы получаемых металлопорошков, а диэлектрическая проницаемость рабочей жидкости – на их размерные характеристики. Помимо того, установлено, что наличию кислорода на поверхности частиц получаемых металлопорошков и обезуглероживанию карбидов вплоть до появления в них чистых металлов W и Cr в результате диссоциации оксидов способствует наличие углерода в рабочей жидкости – воде дистиллированнной. В свою очередь, образованию фаз карбидов, таких как WС, Mo₂C, TiC и Cr₇C₃, способствует электродиспергирование в рабочей жидкости – керосине осветительном. Отмечено, что средний размер частиц металлопорошков увеличивается с уменьшением диэлектрической проницаемости рабочей среды. 

Заключение. Проведенные исследования, направленные на изучение влияния рабочей среды электродиспергирования на свойства электроэрозионных жаропрочных порошков из отходов сплава ЖСУ6, позволят решить проблему экономии дорогостоящих легирующих компонентов.

1. High-cycle fatigue of single-crystal heat-resistant nickel alloy under the conditions of stress concentration / M. S. Belyaev, L. V. Morozova, M. A. Gorbovets, A. V. Slavin // Metallurgist. 2020. Vol. 63, no. 11–12. Р. 1237–1247.

2. Чеховской В. Я., Пелецкий В. Е. Теплофизические свойства жаропрочного сплава на никелевой основе ХН55ВМТКЮ (ЭИ929) // Теплофизика высоких температур. 2005. Т. 43, № 1. С. 51−57.

3. Modification of heat-resistant nickel alloy with a combined inoculator / A. B. Korostelev, S. N. Zherebtsov, I. P. Sokolov, D. A. Chumak-Zhun // Metallurgist. 2011. Vol. 5, no. 9–10. Р. 711–713.

4. Svistunova T. V., Estulin G. V. Effect of rare earth metals on the properties of heatresistant nickel-chrome alloy // Metal Science and Heat Treatment. 1961. Vol. 3, no. 9–10. Р. 432–434.

5. Structure and properties of ep741np heat-resistant nickel alloy produced by selective laser melting / F. A. Baskov, M. Y. Bychkova, Z. A. Sentyurina, I. A. Logachev, A. I. Logacheva // Russian Journal of Non-Ferrous Metals. 2021. Vol. 62, no. 3. Р. 302–310.

6. Исследование структуры сплава ЖС6У методом атомно-силовой микроскопии / Е. Н. Ерёмин, Ю. О. Филиппов, Н. А. Давлеткильдеев, Г. Н. Миннеханов // Омский научный вестник. 2011. № 1 (97). С. 24–29.

7. Еремин Е. Н., Филиппов Ю. О., Маталасова А. Е. Исследование карбидных фаз в сплаве ЖС6У // Омский научный вестник. 2014. № 3 (133). С. 59–63.

8. Исследование фазовых превращений в сплаве ЖС6У методами термического анализа / Е. Н. Ерёмин, Ю. О. Филиппов, Г. Н. Миннеханов, Б. Е. Лопаев // Омский научный вестник. 2013. № 1 (117). С. 63–68.

9. Применение газоизостатического прессования для повышения эксплуатационной надежности лопаток турбины из жаропрочного сплава типа ЖС6У / О. В. Новикова, В. А. Кочетков, А. И. Виноградов, А. А. Жуков, А. А. Тихонов, С. Ф. Маринин // Заготовительные производства в машиностроении. 2007. № 8. С. 54–56.

10. Ageeva E. V., Khor’yakova N. M., Ageev E. V. Morphology of copper powder produced by electrospark dispersion from waste // Russian Engineering Research. 2014. Vol. 34(11). P. 694–696.

11. Ageeva E. V., Khor’yakova N. M., Ageev E. V. Morphology and composition of copper electrospark powder suitable for sintering // Russian Engineering Research. 2015. Vol. 35(1). P. 33–35.

12. Electroerosion micro- and nanopowders for the production of hard alloys / R. A. Latypov, E. V. Ageeva, O. V. Kruglyakov, G. R. Latypova // Russian Metallurgy (Metally). 2016. Vol. 2016(6). P. 547–549.

13. Elemental composition of the powder particles produced by electric discharge dispersion of the wastes of a VK8 hard alloy / R. A. Latypov, E. V. Ageev, G. R. Latypova, A. Y. Altukhov, E. V. Ageeva // Russian Metallurgy (Metally). 2017. Vol. 2017(12). P. 1083– 1085.

14. Manufacture of cobalt–chromium powders by the electric discharge dispersion of wastes and their investigation / R. A. Latypov, E. V. Ageev, A. Y. Altukhov, E. V. Ageeva // Russian Metallurgy (Metally). 2018. Vol. 2018(12). P. 1177–1180.

15. Effect of temperature on the porosity of the additive products made of the dispersed wastes of cobalt–chromium alloys / R. A. Latypov, E. V. Ageev, A. Y. Altukhov, E. V. Ageeva // Russian Metallurgy (Metally). 2019. Vol. 2019(12). P. 1300–1303.

16. Агеев Е. В., Агеева Е. В., Алтухов А. Ю. Аддитивные изделия из электроэрозионного кобальтохромового порошка // Металлург. 2021. № 10. C. 78–81.

17. Агеев Е. В., Агеева Е. В., Алтухов А. Ю. Оценка возможности применения электроэрозионных кобальтохромовых порошков для получения изделий методом аддитивного производства // Металлург. 2021. №12. C. 61–64.

18. Агеев Е. В., Семенихин Б. А., Латыпов Р. А. Исследование микротвердости порошков, полученных электроэрозионным диспергированием твердого сплава // Вестник Федерального государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Московский государственный агроинженерный университет имени В. П. Горячкина». 2011. № 1 (46). С. 78–80.

19. Разработка и исследование твердосплавных изделий из порошков, полученных электроэрозионным диспергированием вольфрамсодержащих отходов / Р. А. Латыпов, Г. Р. Латыпова, Е. В. Агеев, А. А. Давыдов // Международный научный журнал. 2013. № 2. С. 107–112.

20. Свойства порошков из отходов твердых сплавов ВК8 и Т15К6, полученных методом электроэрозионного диспергирования / Р. А. Латыпов, А. Б. Коростелев, Е. В. Агеев, Б. А. Семенихин // Все материалы. Энциклопедический справочник. 2010. № 7. С. 2–6.

21. Новиков Е. П., Агеева Е. В., Чумак-Жунь Д. А. Изучение формы и морфологии порошка, полученного из отходов алюминия методом электроэрозионного диспергирования // Известия Юго-Западного государственного университета. Серия: Техника и технологии. 2015. № 4 (17). С. 13–17.

22. Агеева Е. В., Агеев Е. В., Карпенко В. Ю. Изучение формы и элементного состава порошка, полученного из вольфрамсодержащих отходов инструментальных материалов электроэрозионным диспергированием в водной среде // Упрочняющие технологии и покрытия. 2014. № 4 (112). С. 14–17.

23. Определение основных закономерностей процесса получения порошков методом электроэрозионного диспергирования / Е. В. Агеев, Е. В. Агеева, А. С. Чернов, Г. С. Маслов, Е. И. Паршина // Известия Юго-Западного государственного университета. 2013. № 1 (46). С. 85–90.

24. Физико-механический подход к анализу процессов вытяжки с утонением цилиндрических изделий с прогнозированием деформационной повреждаемости материала / Г. М. Журавлев, Н. Н. Сергеев, А. Е. Гвоздев, А. Н. Сергеев, Е. В. Агеева, Д. В. Малий // Известия Юго-Западного государственного университета. 2016. № 4 (67). С. 39–56.

25. 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(38), ч. 1. С. 138a–144.

26. 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.

27. 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(44), ч. 2. С. 99–102.

28. 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(40), ч. 1. С. 182–189.

29. Исследование гранулометрического состава порошков, полученных элетроэрозионным диспергированием твердого сплава и используемых при восстановлении и упрочнении деталей автотракторной техники / Е. В. Агеев, В. Н. Гадалов, В. И., Серебровский, Б. А. Семенихин, Е. В. Агеева, Р. А. Латыпов, Ю. П. Гнездилова // Вестник Курской государственной сельскохозяйственной академии. 2010. № 4. С. 76–79.

30. Латыпов Р. А., Агеев Е. В., Давыдов А. А. Восстановление и упрочнение деталей машин и инструмента с использованием порошков, полученных электроэрозионным диспергированием вольфрамсодержащих отходов // Ремонт. Восстановление. Модернизация. 2013. № 12. С. 23–28.