RU2730461C1 - Способ получения нанокристаллического кубического карбида вольфрама - Google Patents
Способ получения нанокристаллического кубического карбида вольфрама Download PDFInfo
- Publication number
- RU2730461C1 RU2730461C1 RU2020112384A RU2020112384A RU2730461C1 RU 2730461 C1 RU2730461 C1 RU 2730461C1 RU 2020112384 A RU2020112384 A RU 2020112384A RU 2020112384 A RU2020112384 A RU 2020112384A RU 2730461 C1 RU2730461 C1 RU 2730461C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- tungsten
- tip
- tungsten carbide
- carbon
- electrically
- Prior art date
Links
- UONOETXJSWQNOL-UHFFFAOYSA-N tungsten carbide Chemical compound [W+]#[C-] UONOETXJSWQNOL-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 23
- 238000000034 method Methods 0.000 title abstract description 16
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 claims abstract description 39
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 claims abstract description 39
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 38
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 28
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 14
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 claims abstract description 14
- 239000010439 graphite Substances 0.000 claims abstract description 14
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 11
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 claims abstract description 10
- 239000002243 precursor Substances 0.000 claims abstract description 9
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims abstract description 7
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 6
- 238000011049 filling Methods 0.000 claims abstract description 3
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 12
- 239000002245 particle Substances 0.000 abstract description 5
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 abstract description 4
- 239000010959 steel Substances 0.000 abstract description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- MEOSMFUUJVIIKB-UHFFFAOYSA-N [W].[C] Chemical compound [W].[C] MEOSMFUUJVIIKB-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 2
- 239000002994 raw material Substances 0.000 abstract 2
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 abstract 1
- 239000000047 product Substances 0.000 abstract 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 14
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 11
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 description 6
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 4
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 3
- 239000002041 carbon nanotube Substances 0.000 description 3
- 229910021393 carbon nanotube Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 3
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 3
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 3
- 238000004627 transmission electron microscopy Methods 0.000 description 3
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OFBQJSOFQDEBGM-UHFFFAOYSA-N Pentane Chemical compound CCCCC OFBQJSOFQDEBGM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 2
- 238000010891 electric arc Methods 0.000 description 2
- 238000004880 explosion Methods 0.000 description 2
- 239000002360 explosive Substances 0.000 description 2
- 239000011152 fibreglass Substances 0.000 description 2
- DCAYPVUWAIABOU-UHFFFAOYSA-N hexadecane Chemical compound CCCCCCCCCCCCCCCC DCAYPVUWAIABOU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229940057995 liquid paraffin Drugs 0.000 description 2
- 239000000696 magnetic material Substances 0.000 description 2
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 2
- 230000002194 synthesizing effect Effects 0.000 description 2
- -1 tungsten carbides Chemical class 0.000 description 2
- BTJIUGUIPKRLHP-UHFFFAOYSA-N 4-nitrophenol Chemical compound OC1=CC=C([N+]([O-])=O)C=C1 BTJIUGUIPKRLHP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O Ammonium Chemical compound [NH4+] QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O 0.000 description 1
- 229910004261 CaF 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CZMRCDWAGMRECN-UGDNZRGBSA-N Sucrose Chemical compound O[C@H]1[C@H](O)[C@@H](CO)O[C@@]1(CO)O[C@@H]1[C@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](CO)O1 CZMRCDWAGMRECN-UGDNZRGBSA-N 0.000 description 1
- 229930006000 Sucrose Natural products 0.000 description 1
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910006501 ZrSiO Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910003481 amorphous carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012300 argon atmosphere Substances 0.000 description 1
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 description 1
- 239000006229 carbon black Substances 0.000 description 1
- 238000003763 carbonization Methods 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 239000003350 kerosene Substances 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 238000011089 mechanical engineering Methods 0.000 description 1
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 1
- 238000001000 micrograph Methods 0.000 description 1
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 239000003870 refractory metal Substances 0.000 description 1
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 1
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 1
- 238000012916 structural analysis Methods 0.000 description 1
- 238000000859 sublimation Methods 0.000 description 1
- 230000008022 sublimation Effects 0.000 description 1
- 239000005720 sucrose Substances 0.000 description 1
- 238000001308 synthesis method Methods 0.000 description 1
- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y30/00—Nanotechnology for materials or surface science, e.g. nanocomposites
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B32/00—Carbon; Compounds thereof
- C01B32/90—Carbides
- C01B32/914—Carbides of single elements
- C01B32/949—Tungsten or molybdenum carbides
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01G—COMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
- C01G41/00—Compounds of tungsten
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Nanotechnology (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Composite Materials (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
Abstract
Изобретение может быть использовано в машиностроении. Способ получения нанокристаллического кубического карбида вольфрама включает предварительное вакуумирование камеры, наполнение ее газообразным аргоном при нормальном атмосферном давлении и комнатной температуре. Вольфрам- и углеродсодержащую электроразрядную плазму генерируют с помощью коаксиального магнитоплазменного ускорителя с графитовым стволом и составным центральным электродом, включающим хвостовик из стали и наконечник, выполненный из вольфрама, с электрически плавкой перемычкой из прессованной смеси вольфрамосодержащего прекурсора. Электрически плавкая перемычка размещена между графитовым стволом и наконечником. В качестве электрически плавкой перемычки используют спрессованный рудный вольфрамосодержащий концентрат, представляющий собой исходное сырьё для производства вольфрама. Зарядная энергия накопителя энергии от 28 до 37 кДж. Изобретение позволяет получить продукт с содержанием нанокристаллического кубического карбида вольфрама 90-95,1 мас.% с размерами частиц до 80 нм, минимальным содержанием побочных фаз, при использовании низкосортного сырья для производства вольфрама. 3 ил., 1 табл.
Description
Изобретение относится к области материаловедения и нанотехнологий и может быть использовано в водородной энергетике и машиностроении.
Известен способ синтеза метастабильной фазы нанокристаллического кубического карбида вольфрама [Tanaka, S., Bataev, I., Oda, H., & Hokamoto, K. Synthesis of metastable cubic tungsten carbides by electrical explosion of tungsten wire in liquid paraffin // Advanced Powder Technology. - 2018. - V. 29(10). - P. 2447-2455] путем электрического взрыва вольфрамовых проволочек при их сублимации за счет прикладываемого импульса напряжения амплитудой 40 кВ в жидком парафине, который используют в качестве источника углерода. Для выделения нанокристаллического карбида вольфрама полученный продукт смешивают с керосином, после чего производят отбор с помощью фильтровальной бумаги.
Данный способ характеризуется широким распределением частиц нанокристаллического кубического карбида вольфрама по размерам (до 500 нм) и необходимостью дополнительной очистки продукта.
Известен способ синтеза кубического карбида вольфрама в графитовой оболочке С@WC1-x при химическом взаимодействии метавольфрамата аммония, сахарозы и материала МСМ-41 (W:C:Si=1:1:1) [Zheng, H.J., Yu, A.M., & Ma, C.A. Polyporous C@WC1-x composite and its electrocatalytic activity for p-nitrophenol reduction // Chinese Chemical Letters. - 2011. - V. 22(4). - P. 497-500]. Указанные исходные материалы смешивают в дистиллированной воде, измельчают механическим путем и подвергают одновременному восстановлению и карбонизации при нагревании до 800°C в смеси газов CH4 и H2.
Данный способ является многостадийным и включает в себя сложные химические реакции с использованием многочисленных прекурсоров и взрывоопасных газов.
Известен способ получения нанокристаллического кубического карбида вольфрама на многослойных углеродных нанотрубках сонохимическим методом [Kim, J., Jang, J.H., Lee, Y.H., & Kwon, Y.U. Enhancement of electrocatalytic activity of platinum for hydrogen oxidation reaction by sonochemically synthesized WC1-x nanoparticles // Journal of Power Sources. - 2009. - Vol. 193(2). - P. 441-446]. Прекурсор W(CO)6 и многослойные углеродные нанотрубки диспергируют в 30 мл гексадекана, обрабатывают ультразвуком при температурах 85÷95°C в потоке аргона в течение 3 часов. Полученный порошок фильтруют, промывают пентаном под вакуумом и подвергают термической обработке в течение 12 часов при температуре 450°C в водородной среде.
Для осуществления этого способа необходимо обязательное использование носителя в виде многослойных углеродных нанотрубок. Способ является многостадийным и осуществляется в среде взрывоопасных газов при термическом воздействии.
Известен способ синтеза нанокристаллического кубического карбида вольфрама путем плазмодинамического синтеза [Pak, A., Sivkov, A., Shanenkov, I., Rahmatullin, I., & Shatrova, K. Synthesis of ultrafine cubic tungsten carbide in a discharge plasma jet // International Journal of Refractory Metals and Hard Materials. - 2015. - Vol. 48. - P. 51-55], принятый за прототип, в котором в качестве прекурсора используют смесь металлического вольфрама и технического углерода. Нанокристаллический кубический карбид вольфрама получают при распылении высокоскоростной струи вольфрам- и углеродсодержащей электроразрядной плазмы, генерируемой коаксиальным магнитоплазменным ускорителем с графитовым стволом и составным центральным электродом, состоящим из графитового наконечника и хвостовика из стали, в среде аргона при нормальном атмосферном давлении и при зарядной энергии 27 кДж.
Этот способ синтеза позволяет получать продукт с содержанием кубического карбида вольфрама до 95,0 мас. % с размером частиц от нескольких нм до 200 нм в матрице из аморфного углерода, однако в качестве прекурсора используют микронный порошок металлического вольфрама, полученный трудоемкими и дорогостоящими плазмохимическими методами.
Техническим результатом предложенного изобретения является разработка способа синтеза нанокристаллического кубического карбида вольфрама, позволяющего использовать низкосортное и дешевое исходное сырье для производства вольфрама.
Предложенный способ получения нанокристаллического кубического карбида вольфрама, также как в прототипе, включает предварительное вакуумирование камеры, наполнение ее газообразным аргоном при нормальном атмосферном давлении и комнатной температуре, генерирование вольфрам- и углеродсодержащей электроразрядной плазмы с помощью коаксиального магнитоплазменного ускорителя с графитовым стволом и с составным центральным электродом из наконечника и хвостовика из стали, с электрически плавкой перемычкой из прессованной смеси вольфрамосодержащего прекурсора, размещенной между графитовым стволом и наконечником.
Согласно изобретению генерируют вольфрам- и углеродсодержащую плазму с помощью коаксиального магнитоплазменного ускорителя, в котором наконечник составного центрального электрода выполнен из вольфрама, а в качестве электрически плавкой перемычки используют спрессованный рудный вольфрамосодержащий концентрат, представляющий собой исходное сырье для производства вольфрама, при зарядной энергии от 28 кДж до 37 кДж накопителя энергии.
При разрядке емкостного накопителя энергии между вольфрамовым наконечником центрального электрода и внутренним цилиндром из графита цилиндрического электропроводящего ствола ускорителя происходит инициирование дугового разряда, вследствие чего электрически плавкая перемычка из спрессованного рудного вольфрамосодержащего концентрата переходит в плазменное состояние, ускоряется до сверхзвуковых скоростей, участвует в плазмохимической реакции с углеродом, эродированным с внутренней поверхности внутреннего цилиндра из графита цилиндрического электропроводящего ствола, что обеспечивает образование нанокристаллического кубического карбида вольфрама. Преимуществом такого способа является использование прекурсора низкой стоимости по сравнению с прототипом, а также возможность сокращения количества этапов производства кубического карбида вольфрама.
Увеличение зарядной энергии емкостного накопителя энергии более 37 кДж приводит к механическому разрушению внутреннего цилиндра из графита цилиндрического электропроводящего ствола, а уменьшение зарядной энергии менее 28 кДж не обеспечивает достаточную электроэрозию углерода с внутреннего цилиндра из графита цилиндрического электропроводящего ствола для удаления примесных оксидных фаз посредством образования газообразного диоксида углерода.
Предложенный способ позволил получить продукты с содержанием нанокристаллического кубического карбида вольфрама от 90 до 95,1 мас. % с размерами частиц до 80 нм.
На фиг. 1 показана установка для синтеза нанокристаллического кубического карбида вольфрама.
На фиг. 2 представлена рентгеновская дифрактограмма и снимок просвечивающей электронной микроскопии рудного вольфрамосодержащего концентрата, использованного для получения нанокристаллического кубического карбида вольфрама предложенным способом.
На фиг. 3 представлены рентгеновские дифрактограммы и снимки просвечивающей электронной микроскопии продуктов плазмодинамического синтеза, полученные при разных значениях зарядной энергии емкостного накопителя энергии, где а) - при 32 кДж; б), - при 28 кДж; в) - при 37 кДж.
В таблице 1 представлены результаты рентгеноструктурного анализа продуктов плазмодинамического синтеза, полученных при разных значениях зарядной энергии емкостного накопителя энергии.
Синтез нанокристаллического кубического карбида вольфрама был реализован с использованием установки (фиг. 1), содержащей коаксиальный магнитоплазменный ускоритель, в котором цилиндрический электропроводящий ствол выполнен из двух электропроводящих цилиндров: внутреннего цилиндра 1 из графита и внешнего цилиндра 2 из прочного немагнитного материала (из нержавеющей стали), центрального электрода, состоящего из вольфрамового наконечника 3 и хвостовика 4 из стали. Ствол и центральный электрод соединены электрически плавкой перемычкой 5, выполненной из спрессованного рудного вольфрамосодержащего концентрата, представляющего собой исходное сырье для производства вольфрама, помещенного поверх токопроводящего углеродного слоя, нанесенного на поверхность изолятора 6, отделяющего электропроводящий ствол от центрального электрода. Корпус 7 выполнен из магнитного материала, сопряжен с внешним металлическим цилиндром 2 и перекрывает зону размещения плавкой перемычки 5. Длина части, перекрывающей зону размещения плавкой перемычки 5, составляет 40÷50 мм, а ее внешняя поверхность выполнена конусообразной. Соленоид 8 выполнен за одно целое с фланцем 9 и цилиндрической частью 10, в которой размещен корпус 7 и укреплен резьбовой заглушкой 11. Соленоид 8 укреплен прочным стеклопластиковым корпусом 12 и стянут мощными токопроводящими шпильками 13 между фланцем 9 и стеклопластиковым упорным кольцом 14. Токопроводящие шпильки 13 электрически соединены токопроводящим кольцом 15, а к токопроводящим шпилькам 13 присоединен шинопровод 16 внешней схемы электропитания. Второй шинопровод 17 схемы электропитания присоединен к хвостовику 4. Ко второму шинопроводу 17 последовательно присоединены ключ 18 и конденсаторная батарея 19, связанная с шинопроводом 16.
Свободный конец ствола ускорителя вставлен в камеру 20 через осевое отверстие в первой металлической боковой крышке 21 и герметично зафиксирован с помощью уплотнительных колец 22, расположенных между фланцем 9 и боковой крышкой 21, и шпилек 23, соединяющих кольцо 24, упирающееся во фланец 9, и первую боковую крышку 21. Камера 20 через первый вентиль 25 соединена с форвакуумным насосом. Камера 20 через второй вентиль 26 соединена с баллоном, наполненным аргоном и снабженным манометром. Объем камеры 20 ограничен двумя боковыми крышками 21 и 27, которые прикреплены к ней болтовыми соединениями.
Между внутренним цилиндром 1 ствола ускорителя и вольфрамовым наконечником центрального электрода 3 помещают электрически плавкую перемычку 5, выполненную из спрессованного рудного вольфрамосодержащего концентрата, представляющего собой исходное сырье для производства вольфрама, которое содержит: 48,3 мас. % MnWO4; 5,4 мас. % CaWO4; 4,4 мас. % CaF2; 15,3 мас. % FeWO4; мас. % 1,8 FeS2; 17,3 мас. % Fe3O4; 0,1 мас. % ZrSiO4; 1,9 мас % SiO2; 1,5 мас. % TiO2; 0,6 мас. % Al2O3; 1,6 мас. % PbO (марка КВГФ 1 сорта согласно ГОСТ 213-83 «Концентрат вольфрамовый. Технические условия»). Электрически плавкую перемычку закладывают поверх токопроводящего углеродного слоя, предварительно нанесенного на поверхность изолятора 6 путем распыления углеродного спрея марки Graphit 33. Ускоритель плотно состыковывают с внешней стороной первой крышкой 21 с помощью кольца 24 и уплотнительных колец 22. Первую крышку 21 с зафиксированным на ней ускорителем плотно состыковывают с помощью болтовых соединений с камерой 20. Противоположную сторону камеры 20 закрывают второй крышкой 27. После этого камеру 20 вакуумируют через первый вентиль 25, после чего через второй вентиль 26 заполняют аргоном при нормальном атмосферном давлении и при комнатной температуре.
Конденсаторную батарею 19 емкостного накопителя энергии заряжают до величины зарядной энергии от 28 кДж до 37 кДж. Ключ 18 замыкают, после чего в контуре электропитания ускорителя начинает протекать ток от конденсаторной батареи 19 по шинопроводу 16, токопроводящему кольцу 15, шпилькам 13, фланцу 9, виткам соленоида 8, корпусу 7, внешнему металлическому цилиндру 2, внутреннему цилиндру 1, плавкой перемычке 5, вольфрамовому наконечнику 3, хвостовику 4, второму шинопроводу 17. При этом плавкая перемычка 5 разогревается, плавится, и ее материал переходит в плазменное состояние с образованием дугового разряда. Конфигурация плазменной структуры типа Z-пинч с круговой плазменной перемычкой задается формой плавкой перемычки 5 и наличием цилиндрического канала в изоляторе 6. Далее плазма разряда сжимается магнитным полем собственного тока и аксиальным полем соленоида 8 и существует в ускорительном канале в виде удлиняющегося Z-пинча с круговой плазменной перемычкой на конце, через которую ток переходит на цилиндрическую поверхность ускорительного канала внутреннего цилиндра 1, в процессе ускорения плазменной перемычки под действием силы Лоренца. Ускорение плазменной струи сопровождается электроэрозионной наработкой второго прекурсора - углерода - за счет высокой температуры (104 К). Эродированный материал поступает в плазменный поток, где начинает протекать плазмохимическая реакция с участием рудного вольфрамосодержащего концентрата, представляющего собой исходное сырье для производства вольфрама. Плазменная струя истекает из ускорительного канала внутреннего цилиндра 1 в камеру 20, заполненную аргоном, и распыляется со свободной границы головной ударной волны. После осаждения синтезированного материала на внутренней поверхности камеры 20, открывают крышку 27 и производят сбор продукта плазмодинамического синтеза.
Результаты получения нанокристаллического кубического карбида вольфрама при использовании рудного вольфрамосодержащего концентрата, представляющего собой исходное сырье для производства вольфрама вышеуказанного состава, приведены в таблице 1.
Полученный продукт плазмодинамического синтеза исследовали с помощью методов рентгеновской дифрактометрии и просвечивающей электронной микроскопии. Рентгеновские дифрактограммы синтезированных продуктов (фиг. 3), результаты количественного рентгеноструктурного анализа (таблица 1) и микроснимки (фиг. 3) показали преимущественное содержание нанокристаллического кубического карбида вольфрама WC1-x от 90 до 95,1 мас. % с размерами частиц до 80 нм при минимальном содержании побочных фаз гексагональных карбидов вольфрама W2C и WC, углерода C и вольфрама W.
Claims (1)
- Способ получения нанокристаллического кубического карбида вольфрама, включающий предварительное вакуумирование камеры, наполнение ее газообразным аргоном при нормальном атмосферном давлении и комнатной температуре, генерирование вольфрам- и углеродсодержащей электроразрядной плазмы с помощью коаксиального магнитоплазменного ускорителя с графитовым стволом и с составным центральным электродом, включающим хвостовик из стали и наконечник с электрически плавкой перемычкой из прессованной смеси вольфрамосодержащего прекурсора, размещенной между графитовым стволом и наконечником, отличающийся тем, что генерируют вольфрам- и углеродсодержащую плазму с помощью коаксиального магнитоплазменного ускорителя, в котором наконечник составного центрального электрода выполнен из вольфрама, а в качестве электрически плавкой перемычки используют спрессованный рудный вольфрамосодержащий концентрат, являющийся исходным сырьем для производства вольфрама, при зарядной энергии от 28 до 37 кДж накопителя энергии.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020112384A RU2730461C1 (ru) | 2020-03-26 | 2020-03-26 | Способ получения нанокристаллического кубического карбида вольфрама |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020112384A RU2730461C1 (ru) | 2020-03-26 | 2020-03-26 | Способ получения нанокристаллического кубического карбида вольфрама |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2730461C1 true RU2730461C1 (ru) | 2020-08-24 |
Family
ID=72237782
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2020112384A RU2730461C1 (ru) | 2020-03-26 | 2020-03-26 | Способ получения нанокристаллического кубического карбида вольфрама |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2730461C1 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2747329C1 (ru) * | 2020-11-19 | 2021-05-04 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Национальный исследовательский Томский политехнический университет» | Способ получения порошка, содержащего нанокристаллический кубический карбид вольфрама |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2349424C1 (ru) * | 2007-10-18 | 2009-03-20 | Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова РАН | Способ получения порошков на основе карбида вольфрама |
| RU2434807C1 (ru) * | 2010-04-14 | 2011-11-27 | Учреждение Российской академии наук Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова РАН | Способ получения нанопорошков систем элемент-углерод |
| JP2018165235A (ja) * | 2017-03-28 | 2018-10-25 | 日本新金属株式会社 | 微粒炭化タングステン粉末 |
| RU2707673C1 (ru) * | 2019-07-11 | 2019-11-28 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования Национальный исследовательский Томский политехнический университет | Способ формирования покрытия из кубического карбида вольфрама |
-
2020
- 2020-03-26 RU RU2020112384A patent/RU2730461C1/ru active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2349424C1 (ru) * | 2007-10-18 | 2009-03-20 | Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова РАН | Способ получения порошков на основе карбида вольфрама |
| RU2434807C1 (ru) * | 2010-04-14 | 2011-11-27 | Учреждение Российской академии наук Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова РАН | Способ получения нанопорошков систем элемент-углерод |
| JP2018165235A (ja) * | 2017-03-28 | 2018-10-25 | 日本新金属株式会社 | 微粒炭化タングステン粉末 |
| RU2707673C1 (ru) * | 2019-07-11 | 2019-11-28 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования Национальный исследовательский Томский политехнический университет | Способ формирования покрытия из кубического карбида вольфрама |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| PAK A. et al., Synthesis of ultrafine cubic tungsten carbide in a discharge plasma jet, International Journal of Refractory Metals and Hard Materials, 2015, v. 48, pp. 51-55. * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2747329C1 (ru) * | 2020-11-19 | 2021-05-04 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Национальный исследовательский Томский политехнический университет» | Способ получения порошка, содержащего нанокристаллический кубический карбид вольфрама |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Gonzalez-Aguilar et al. | Carbon nanostructures production by gas-phase plasma processes at atmospheric pressure | |
| JP6348233B2 (ja) | 粉体の高エネルギー球入破砕における冷プラズマ放電支援の応用方法および装置 | |
| Wang et al. | Synthesis of graphene nanosheets by the electrical explosion of graphite powder confined in a tube | |
| EP1216605A1 (en) | Method and apparatus for producing bulk quantities of nano-sized materials by electrothermal gun synthesis | |
| EP1423332A2 (en) | Apparatus and method for nanoparticle and nanotube production, and use therefor for gas storage | |
| US3738828A (en) | Method of powder activation | |
| Harbec et al. | Carbon nanotubes from the dissociation of C2Cl4 using a dc thermal plasma torch | |
| US3932760A (en) | Powder activation in an inert atmosphere | |
| RU2747329C1 (ru) | Способ получения порошка, содержащего нанокристаллический кубический карбид вольфрама | |
| Ilyin et al. | Synthesis and characterization of metal carbides nanoparticles produced by electrical explosion of wires | |
| CN114852996B (zh) | 一种电爆炸法制备单壁碳纳米管的系统和方法 | |
| RU2749736C1 (ru) | Способ получения нанокристаллического диоксида титана со структурой анатаз | |
| RU2752330C1 (ru) | Способ получения нанокристаллической эпсилон-фазы оксида железа | |
| Zaikovskii et al. | Tin–carbon nanomaterial formation in a helium atmosphere during arc-discharge | |
| RU2759314C1 (ru) | Устройство для получения нанокристаллического диоксида титана со структурой анатаза | |
| RU2748929C1 (ru) | Способ получения нанокристаллического кубического карбида молибдена | |
| JP5075899B2 (ja) | カルシウムシアナミドを含む粉体、該粉体の製造方法及びその装置 | |
| RU2707673C1 (ru) | Способ формирования покрытия из кубического карбида вольфрама | |
| RU2807261C1 (ru) | Способ получения порошкового металломатричного композита из меди и карбида кремния | |
| RU2753182C1 (ru) | Устройство для получения нанокристаллической эпсилон фазы оксида железа | |
| RU2806562C1 (ru) | СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВЫСОКОЭНТРОПИЙНОГО КАРБИДА TiNbZrHfTaC5 | |
| Kuskova et al. | Obtaining nanocarbon using the electric-discharge treatment method of organic liquids | |
| Sivkov et al. | Possibility of obtaining TiO2 material by plasma dynamic method into an air atmosphere | |
| RU2841941C1 (ru) | Способ получения порошка карбида вольфрама из металлоотходов вольфрама марки ва в керосине авиационном | |
| Sivkov et al. | Direct dynamic synthesis of nanodispersed powder material on titanium-base in pulsed electric-discharge plasma jet |