ВЛИЯНИЕ МЕХАНОАКТИВАЦИИ НА СПЛАВЫ WC
https://doi.org/10.53360/2788-7995-2025-2(18)-51
Аннотация
В настоящей работе представлен обзор исследований, направленных на получение сплавов на основе карбида вольфрама с предварительно проведенной механоактивацией (МА). МА широко применяется в области материаловедения и направлена на изменения физико-механических свойств материалов с целью повышения активности их реакции при проведении исследований. В связи с этим, основное внимание в данной статье направлено на исследование влияния механоактивации на смеси на основе карбида вольфрама (WC). Твердые сплавы на основе WC используются в различных промышленных условиях, благодаря их отличным механическим свойствам и выдающейся износостойкости в сочетании с высокой прочностью и термостойкостью, более того больше половины производства твердых сплавов на основе WC связана с изготовлением режущих инструментов. В статье также приведены комплексные виды механической активации, применяемых в различных исследованиях. А также рассмотрено влияние видов механоактивации смесей и длительности ее проведения на физико-механические свойства полученных сплавов последующими методами синтеза. Проведен анализ оптимальных условий для консолидации порошков методом искро-плазменного спекания (ИПС), что позволяет достигать высокой плотности и прочности материалов.
Ключевые слова
Об авторах
Ш. Р. КурбанбековКазахстан
Шерзод Рустамбекович Курбанбеков – директор НИИ «Естественные науки, нанотехнологии
и новые материалы»,
г. Туркестан 161200
Н. С. Эртаев
Казахстан
Нурсултан Султанбайевич Эртаев – магистрант кафедры физики,
г. Туркестан 161200
М. Т. Айдарова
Мадина Турсынбековна Айдарова – докторант,
Усть-Каменогорск 070000
А. С. Кизатов
Айбар Советбекович Кизатов – научный сотрудник,
Усть-Каменогорск 070000
Н. П. Мұсахан
Нуркен Парсаханович Мусахан – научный сотрудник,
г. Туркестан 161200
Список литературы
1. Kurlov A.S. Physics and Chemistry of Tungsten Carbides: Monograph / A.S. Kurlov, A.I. Gusev. – Moscow: Fizmatlit, 2013. – 270 p.
2. Lyakishev N.P. Encyclopedic Dictionary of Metallurgy / N.P. Lyakishev. In 2 volumes. Vol. 1. Moscow: Intermet Engineering, 2000. – p. 287.
3. Malik A.A. Study of the Influence of Mechanochemical Activation Frequency of Charge Components on the Process of Producing Porous Materials by Self-Propagating High-Temperature Synthesis / A.A. Malik, V.V. Zakusilov, A.A. Ryzhkov // Energy: Efficiency, Reliability, Safety: Proceedings of the 20th All-Russian Scientific and Technical Conference, December 2-4, 2014, Tomsk. Vol. 2. Tomsk: TPU Publishing House, 2014. – Р. 176-179.
4. Dmitrenko D.V. Structure Evolution of Multiphase Powder Materials with EPP at Various Stages of Mechanochemical Activation / D.V. Dmitrenko, Zh.M. Blednova, E.Yu.O. Balaev // Polythematic Online Scientific Journal of Kuban State Agrarian University. – 2017. – № 132. – Р. 1216-1229.
5. Antsiferov V.N. Non-Equilibrium Solubility during Mechanical Alloying / V.N. Antsiferov, S.N. Peshchenko, A.N. Yarmonov // Physics and Chemistry of Material Treatment. – 2000. – № 12. – Р. 13-18.
6. Smetkin A.A. Influence of High-Energy Mechanochemical Activation of Powder Mixtures on the Structure Formation and Properties of Titanium-Based Materials / A.A. Smetkin, A.V. Kuznetsov, I.I. Petrov // Powder Metallurgy. – 2004. – № 27. – Р. 61-64.
7. Kachenyuk M.N. Structure Evolution of Composite Particles During Mechanochemical Activation of Powder Mixtures Based on Titanium, Silicon Carbide, and Carbon / M.N. Kachenyuk, A.A. Smetkin // Modern Problems of Science and Education. – 2014. – № 6. – Р. 111.
8. Boldyrev V.V. Mechanochemistry and Mechanical Activation of Solids / V.V. Boldyrev // Russian Chemical Reviews. – 2006. – Vol. 75, № 3. – Р. 203-216. https://doi.org/10.1070/RC2006v075n03ABEH001205.
9. Boldyrev V.V. Experimental Methods in the Mechanochemistry of Solid Inorganic Substances / V.V. Boldyrev. – Moscow: Mir, 1983. – 192 p.
10. Kosolapova T.Ya. Carbides / T.Ya. Kosolapova. – Moscow: Metallurgy, 1968.
11. Loginov Yu.N. Technology for Producing Blanks from Hard Alloys: Textbook / Yu.N. Loginov. – Sverdlovsk: Publishing House of UPI named after S.M. Kirov, 1984. – 53 p.
12. Tretyakov V.I. Fundamentals of Metallurgy and Production Technology of Sintered Hard Alloys / V.I. Tretyakov– 1976.
13. Belyaev N.E. Methods for Producing Tungsten Carbide / N.E. Belyaev– 2022.
14. Savostin A.V. Mechanochemical Activation in Sugar Production Technology / A.V. Savostin, P.E. Shuray // Proceedings of Higher Educational Institutions. Food Technology. – 2009. – № 1. – Р. 59-61.
15. Onishchenko D.V. Production of Tungsten Carbide Nanopowder by Mechanical Activation Method / D.V. Onishchenko, V.P. Reva // Physics and Chemistry of Material Treatment. – 2011. – Vol. 2. – Р. 71-77.
16. Yagofarov V.Yu. Mechanochemical Synthesis of Tungsten Carbide Using Carbon of Different Origins / V.Yu. Yagofarov // Metal Physics of Light Alloys. – 2019. – Р. 186.
17. Molten Salt Synthesis of Tungsten Carbide Powder Using a Mechanically Activated Powder / R. Yang et al // International Journal of Refractory Metals and Hard Materials. – 2011. – Vol. 29, № 1. – Р. 138-140.
18. Aytekin N.Ö. Mechanochemical Synthesis of Tungsten Carbide Powders Induced by Magnesiothermic Reduction of WCl₆ and Na₂CO₃ Raw Materials / N.Ö. Aytekin, D. Ağaoğulları, M.L. Öveçoğlu // Materials Research Express. – 2019. – Vol. 6, № 9. Article 096517.
19. Klubovich V.V. Ultrasonic Mechanochemical Activation of Powders Used for Synthesizing Electroceramic Materials / V.V. Klubovich, V.A. Kostyuk, A.V. Levitsky // Proceedings of the National Academy of Sciences of Belarus. Series of Physical and Technical Sciences. – 2012. – № 2. – Р. 11-16.
20. Modern Advanced Materials: Chapter 14. Shut V. N. Structure and Properties of Semiconductor Ceramics Produced from Submicron and Nanocrystalline Barium Titanate Powders / Ed. by V.V. Klubovich. Vitebsk, 2011. pp. 381–414.
21. Agranat B.A. Ultrasound in Powder Metallurgy / B.A. Agranat, A.Yu. Kuznetsov, V.A. Lebedev. – Moscow: Nauka, 1986. – 168 p.
22. Artemyev V.V. Ultrasound and Material Processing / V.V. Artemyev, V.V. Klubovich, V.V. Rubanik. – Minsk: EcoPerspektiva, 2003. – 335 p.
23. Effect of Ultrasonic Oscillations on the Structure and Properties of Ultrafine-Grained Nickel / А. Nazarova et al // Physics of Metals and Metallography. – 2010. – Vol. 110, № 6. – Р. 600-607.
24. Shut V. Collection of Papers of the Int. / V. Shut, S. Mozzharov, A. Kashevich // Scientific Symposium «Advanced Materials and Technologies», Vitebsk, May 24-26, 2011. – Vitebsk. – Р. 116-119.
25. Rubanik V.V. Ultrasonic Mechanochemical Activation of Powders / V.V. Rubanik, V.V. Kostyuk, A.V. Kostyuk. – 2016.
26. Rakhimova A.K. Методы синтеза литий железа фосфата: микроволновой синтез – перспективный метод для синтеза LiFePO4 / A.K. Rakhimova, A.K. Galeleyva // Chemical Journal of Kazakhstan. – 2019. – Т. 1, № 1. – С. 1-10.
27. Morgan D. Conductivity in LixMPO4 (M = Mn, Fe, Co, Ni) Olivine Materials / D. Morgan, A. Van der Ven, G. Ceder Li // Electrochem. Solid-State Lett. – 2004. – Vol. 7. – P. 30-32.
28. Franger S. Optimized lithium iron phosphate for high-rate electrochemical applications / S. Franger, C. Bourbon, F.L. Cras // J. Electrochem. Soc. – 2004. – Vol. 151. – P. 1024.
29. Bazhenov S.V. Effect of mechanical activation and solid-state synthesis temperature on the composition and grain size of tungsten carbide / S.V. Bazhenov, A.S. Kurlov // AIP Conference Proceedings. – AIP Publishing. – 2022. – Vol. 2466, № 1.
30. Tsuchida T. Formation of ternary carbide Co6W6C by mechanical activation assisted solid-state reaction / T. Tsuchida, N. Morita // Journal of the European Ceramic Society. – 2002. – Vol. 22, № 13. – P. 2401-2407.
31. Mechanically Activated synthesis of Tungsten Carbide Nanoparticles from Tungsten Oxide / A. Kariminejad et al // Advanced Materials Research. – 2014. – Vol. 829. – P. 622-626.
32. Synthesis of Nanostructured Tungsten Carbide Powders from Mechanically Activated Mixes of Tungsten Oxide with Different Carbon Sources / R. de Oro Calderon et al // International Powder Metallurgy Congress and Exhibition, Euro PM 2013; Gothenburg; Sweden. – 2013. – Vol. 1. – P. 8994.
33. Optimizing the synthesis of ultrafine tungsten carbide powders by effective combinations of carbon sources and atmospheres / R. Oro et al // International Journal of Refractory Metals and Hard Materials. – 2017. – Vol. 63. – P. 9-16.
34. Ozolin A. Effect of mechanical activation of tungsten powder on the structure and properties of the sintered Sn-Cu-Co-W material / A. Ozolin, E. Sokolov // Obrabotka metallov (tekhnologiya, oborudovanie, instrumenty). – 2022. – Vol. 24, № 1. – P. 48-60. (In Russian).
35. Microstructural evolution and mechanical behavior of WC-4wt.% TiC-3wt.% TaC-12wt.% Co refractory cermet consolidated by spark plasma sintering of mechanically activated powder mixtures / I.Y. Buravlev et al // Advanced Powder Technology. – 2024. – Vol. 35, № 10. – P. 104625.
36. Investigation of characteristics and properties of spark plasma sintered ultrafine WC-6.4 Fe3.6Ni alloy as potential alternative WC-Co hard metals / E.N. da Silva et al // International Journal of Refractory Metals and Hard Materials. – 2021. – Vol. 101. – P. 105669.
37. Sintering of nano-and ultradispersed mechanically activated W-Ni-Fe powders and the manufacture of ultrahigh-strength heavy tungsten alloys / V.N. Chuvil’deev et al // Russian Metallurgy (Metally). – 2014. – Vol. 2014. – P. 215-228.
38. Bazhenov S.V. Solid-State Synthesis of Tungsten Carbide in Vacuum from a Mechanically Activated Mixture of Tungsten and Carbon / S.V. Bazhenov, A.S. Kurlov // Modern Synthetic Methodologies for Drug Development and Functional Materials (MOSM 2020). Yekaterinburg, 2020. – Р. 104.
39. Evstratov E.V. Effect of Mechanical Activation Time on the Structure and Mechanical Properties of W–Cu Powder Composite / E.V. Evstratov, A.S. Baikin, S.I. Averin // Inorganic Materials: Applied Research. – 2023. – Vol. 14, № 5. – P. 1408-1413.
40. Abdulmenova E.V. The studies of the effect of mechanical activation of WC-based powder on its properties / E.V. Abdulmenova, S.N. Kulkov // AIP Conference Proceedings. – AIP Publishing, 2020. – Vol. 2310, № 1.
41. Effect of Mechanical Activation Time on the Density of Fine-Grained Tungsten Alloy 90W–7Ni– 3Fe, Obtained by Spark Plasma Sintering / V.N. Chuvil’deev et al // Fizika metallov i metallovedenie. – 2023. – Vol. 124, № 10. – P. 931-938.
42. Abdulmenova E.V. Effect of mechanical treatment of powder on the structure and phase composition of hard alloys / E.V. Abdulmenova, M.V. Rumyantsev, S.N. Kulkov // AIP Conference Proceedings. – AIP Publishing. – 2022. – Vol. 2509, № 1.
43. WC-8Co-2Al (wt%) Cemented Carbides Prepared by Mechanical Milling and Spark Plasma Sintering / X. Li et al // Materials Science Forum. – Trans Tech Publications Ltd. – 2010. – Vol. 638. – P. 1817-1823.
Рецензия
Для цитирования:
Курбанбеков Ш.Р., Эртаев Н.С., Айдарова М.Т., Кизатов А.С., Мұсахан Н.П. ВЛИЯНИЕ МЕХАНОАКТИВАЦИИ НА СПЛАВЫ WC. Вестник Университета Шакарима. Серия технические науки. 2025;(2(18)):411-421. https://doi.org/10.53360/2788-7995-2025-2(18)-51
For citation:
Kurbanbekov Sh.R., Ertayev N.S., Aydarova M.T., Kizatov A.S., Musakhan N.P. EFFECT OF MECHANOACTIVATION ON WC ALLOYS. Bulletin of Shakarim University. Technical Sciences. 2025;(2(18)):411-421. https://doi.org/10.53360/2788-7995-2025-2(18)-51