RU2706913C1 - Способ получения материала, содержащего борид вольфрама - Google Patents
Способ получения материала, содержащего борид вольфрама Download PDFInfo
- Publication number
- RU2706913C1 RU2706913C1 RU2019122266A RU2019122266A RU2706913C1 RU 2706913 C1 RU2706913 C1 RU 2706913C1 RU 2019122266 A RU2019122266 A RU 2019122266A RU 2019122266 A RU2019122266 A RU 2019122266A RU 2706913 C1 RU2706913 C1 RU 2706913C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- tungsten
- self
- tungsten boride
- material containing
- peaks
- Prior art date
Links
- OFEAOSSMQHGXMM-UHFFFAOYSA-N 12007-10-2 Chemical compound [W].[W]=[B] OFEAOSSMQHGXMM-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 20
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims abstract description 11
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 10
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 claims abstract description 15
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims abstract description 14
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 13
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 10
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 7
- 230000000977 initiatory effect Effects 0.000 claims abstract description 7
- 238000003825 pressing Methods 0.000 claims abstract description 5
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 claims abstract description 3
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 16
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 claims description 12
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 claims description 12
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 4
- 230000005865 ionizing radiation Effects 0.000 abstract description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 abstract 1
- 238000004137 mechanical activation Methods 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- XSPFOMKWOOBHNA-UHFFFAOYSA-N bis(boranylidyne)tungsten Chemical compound B#[W]#B XSPFOMKWOOBHNA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000002386 leaching Methods 0.000 description 4
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 3
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 3
- 229910001120 nichrome Inorganic materials 0.000 description 3
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 2
- KXGFMDJXCMQABM-UHFFFAOYSA-N 2-methoxy-6-methylphenol Chemical compound [CH]OC1=CC=CC([CH])=C1O KXGFMDJXCMQABM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052580 B4C Inorganic materials 0.000 description 1
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 1
- INAHAJYZKVIDIZ-UHFFFAOYSA-N boron carbide Chemical compound B12B3B4C32B41 INAHAJYZKVIDIZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011449 brick Substances 0.000 description 1
- 238000001723 curing Methods 0.000 description 1
- 238000010891 electric arc Methods 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 1
- 230000004927 fusion Effects 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011812 mixed powder Substances 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- QGLKJKCYBOYXKC-UHFFFAOYSA-N nonaoxidotritungsten Chemical compound O=[W]1(=O)O[W](=O)(=O)O[W](=O)(=O)O1 QGLKJKCYBOYXKC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000005011 phenolic resin Substances 0.000 description 1
- 229920001568 phenolic resin Polymers 0.000 description 1
- 238000004663 powder metallurgy Methods 0.000 description 1
- 239000003870 refractory metal Substances 0.000 description 1
- 229910001930 tungsten oxide Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
- B22F3/23—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces involving a self-propagating high-temperature synthesis or reaction sintering step
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/515—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics
- C04B35/58—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on borides, nitrides, i.e. nitrides, oxynitrides, carbonitrides or oxycarbonitrides or silicides
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/515—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics
- C04B35/58—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on borides, nitrides, i.e. nitrides, oxynitrides, carbonitrides or oxycarbonitrides or silicides
- C04B35/5805—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on borides, nitrides, i.e. nitrides, oxynitrides, carbonitrides or oxycarbonitrides or silicides based on borides
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C29/00—Alloys based on carbides, oxides, nitrides, borides, or silicides, e.g. cermets, or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides
- C22C29/14—Alloys based on carbides, oxides, nitrides, borides, or silicides, e.g. cermets, or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides based on borides
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Powder Metallurgy (AREA)
Abstract
Изобретение относится к получению материалов с использованием самораспространяющегося высокотемпературного синтеза, которые могут быть использованы для защиты от ионизирующего излучения. Способ включает механическую активацию смеси 90–97 мас.% порошка вольфрама и 3–10 мас.% бора, прессование заготовки в режиме холодного прессования плотностью 7000-8500 кг/м3 и нагревания её в среде технического вакуума до температуры 800-1050°C с обеспечением локального инициирования в заготовке реакции горения в режиме самораспространяющегося высокотемпературного синтеза. Обеспечивается получение материала, содержащего борид вольфрама. 7 ил., 3 пр.
Description
Изобретение относится к области порошковой металлургии, а именно к получению материалов с использованием самораспространяющегося высокотемпературного синтеза и может быть использовано для получения материалов для защиты от ионизирующего излучения.
Известен способ получения порошка борида вольфрама WB [CN 102285661 A, опубл. 21.12.2011], который включает следующие этапы: дозирование, смешивание, отверждение, измельчение, брикетирование, обжиг и измельчение. Порошок оксида вольфрама, порошок карбида бора и порошок B2O3 смешивают с фенольной смолой, смесь отверждают при
40-100°C, после чего измельчают. Полученный порошок брикетируют и затем обжигают при 1350-2000°C в атмосфере аргона или водорода в течение 6-8 часов для получения блоков борида вольфрама. Затем блоки декарбонизируют и измельчают для получения порошка борида вольфрама.
40-100°C, после чего измельчают. Полученный порошок брикетируют и затем обжигают при 1350-2000°C в атмосфере аргона или водорода в течение 6-8 часов для получения блоков борида вольфрама. Затем блоки декарбонизируют и измельчают для получения порошка борида вольфрама.
Способ позволяет получить порошок борида вольфрама высокой чистоты. Однако, для его осуществления требуется большое количество времени держать получаемый порошок при высоких температурах в специальных печах, что приводит к большим энергозатратам.
Известен способ получения борида вольфрама [Самсонов Г.В.. Бориды, М.: Атомиздат, 1975. – С. 100], который заключается в сплавлении порошков бора и вольфрама в электрической дуге.
Известен способ получения материала, содержащего борид вольфрама [SertacYazici, BoraDerin. Production of tungsten boride from CaWO4 by self-propagating high-temperature synthesis followed by HCl leaching. - International Journal of Refractory Metals and Hard Materials. Volume 29, Issue 1, January 2011. – P. 90-95], выбранный в качестве прототипа, который включает самораспространяющийся высокотемпературный синтез смеси порошков CaWO4, Mg и B2O3, и выщелачивание с помощью HCl Mg- и Ca-содержащих продуктов.
Однако, необходимость проведения выщелачивания технологически усложняет процесс получения.
Техническим результатом предложенного изобретения является получение материала, содержащего борид вольфрама более простым способом.
Способ получения борида вольфрама, также как в прототипе, включает приготовление смеси из порошкообразных компонентов, синтез в режиме самораспространяющегося высокотемпературного синтеза.
Согласно изобретению, механически активируют смесь порошков вольфрама и бора, взятых при следующем соотношении компонентов, мас. %:
| W | 90-97 |
| B | 3–10, |
прессуют заготовку в режиме холодного прессования плотностью 7000-8500 кг/м3, нагревают её в среде технического вакуума до температуры 800-1050 °C, локально инициируя в ней реакцию горения в режиме самораспространяющегося высокотемпературного синтеза.
По сравнению с прототипом предложенный способ позволяет получить материал, содержащий борид вольфрама без проведения операции выщелачивания. Проведение холодного прессования и отсутствие фазы длительной выдержки при высокой температуре снижает временные и энергетические затраты.
На фиг. 1 схема ректора для проведения синтеза материала, содержащего борид вольфрама.
На фиг. 2 представлена фотография образца, полученного при условиях, описанных в примере 1.
На фиг. 3 представлена рентгенограмма образца, полученного при условиях, описанных в примере 1, где пики 1 соответствуют бориду вольфрама, пики 2 - дибориду вольфрама, пики 3 – чистому вольфраму.
На фиг. 4 представлена фотография образца, полученного при условиях, описанных в примере 2.
На фиг. 5 представлена рентгенограмма образца, полученного при условиях, описанных в примере 2, где пики 1 соответствуют бориду вольфрама, пики 2 - дибориду вольфрама, пики 3 – чистому вольфраму.
На фиг. 6 представлена фотография образца, полученного при условиях, описанных в примере 3.
На фиг. 7 представлена рентгенограмма образца, полученного при условиях, описанных в примере 3, где пики 1 соответствуют бориду вольфрама, пики 2 - дибориду вольфрама, пики 3 – чистому вольфраму.
Пример 1.
Смешали порошки вольфрама W марки ПВТ и бора B марки Б-99А в соотношении, мас. %: 95:5. Полученную смесь механически активировали в планетарной мельнице шарового типа АГО-2 в течение 10 минут с частотой 30 Гц. При помощи гидравлического пресса ПЛГ-12 спрессовали заготовку в виде цилиндра диаметром 30 мм, высотой 5 мм и плотностью 8000 кг/м3.
Для проведения синтеза использовали реактор (фиг. 1), содержащий корпус с крышкой 1 вверху. Внутрь корпуса на теплоизолирующую подставку 2 из шамотного кирпича поместили спрессованную заготовку 3. При помощи нихромовой спирали 4, подсоединенной к лабораторному автотрансформатору ЛАТР TDGC2-10, заготовку нагрели до 880°C в среде технического вакуума, предварительно созданного с помощью насоса 5, инициировав, таким образом, реакцию самораспространяющегося высокотемпературного синтеза. Температуру контролировали термопарой 6.
В результате был получен образец цилиндрической формы диаметром 30 мм и высотой 5 мм (фиг. 2). По результатам рентгенофазового анализа полученный образец состоял на 82% из борида вольфрама (пики 1 на фиг. 3) на 10 % из диборида вольфрама (пики 2 на фиг. 3) и на 8 % из чистого вольфрама (пики 3 на фиг. 3).
Пример 2.
Смешали исходные порошки вольфрама W марки ПВТ и бора B марки Б-99А в соотношении, мас. %: 97:3, полученную смесь механически активировали в планетарной мельнице шарового типа АГО-2 в течение 10 минут с частотой 30 Гц, спрессовали заготовку диаметром 30 мм, высотой 5 мм и плотностью 8500 кг/м3. Спрессованную заготовку поместили в реактор, в котором нагрели её в среде технического вакуума до 1050°C, таким образом, инициировав нихромовой спиралью реакцию самораспространяющегося высокотемпературного синтеза.
Был получен образец цилиндрической формы диаметром 30 мм и высотой 5 мм (фиг. 4).
По результатам рентгенофазового анализа полученный образец на 74% состоял из борида вольфрама (пики 1 на фиг. 5), на 14% из диборида вольфрама (пики 2 на фиг. 5) и на 8% из чистого вольфрама (пики 3 на фиг. 5).
Пример 3.
Смешали исходные порошки вольфрама W марки ПВТ и бора B марки Б-99А в соотношении, мас. %: 90:10, полученную смесь механически активировали в планетарной мельнице шарового типа АГО-2 в течение 10 минут с частотой 30 Гц, спрессовали заготовку диаметром 30 мм, высотой 5 мм и плотностью 7000 кг/м3. Спрессованную заготовку поместили в реактор, в котором нагрели её в среде технического вакуума до 800°C, таким образом, инициировав нихромовой спиралью реакцию самораспространяющегося высокотемпературного синтеза.
Был получен образец диаметром 30 мм и высотой 5 мм (фиг. 6).
По результатам рентгенофазового анализа полученный образец на 25% состоял из борида вольфрама (пики 1 на фиг. 7), на 25% из диборида вольфрама (пики 2 на фиг. 7) и на 50% из чистого вольфрама (пики 3 на фиг. 7).
Claims (3)
- Способ получения материала, содержащего борид вольфрама, включающий приготовление смеси из порошкообразных компонентов и инициирование самораспространяющегося высокотемпературного синтеза, отличающийся тем, что смесь порошков вольфрама и бора механически активируют при следующем соотношении компонентов, мас.%:
-
W 90-97 B 3-10, - прессуют заготовку в режиме холодного прессования плотностью 7000-8500 кг/м3 и нагревают её в среде технического вакуума до температуры 800-1050°C с обеспечением локального инициирования в заготовке реакции горения в режиме самораспространяющегося высокотемпературного синтеза.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2019122266A RU2706913C1 (ru) | 2019-07-16 | 2019-07-16 | Способ получения материала, содержащего борид вольфрама |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2019122266A RU2706913C1 (ru) | 2019-07-16 | 2019-07-16 | Способ получения материала, содержащего борид вольфрама |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2706913C1 true RU2706913C1 (ru) | 2019-11-21 |
Family
ID=68652930
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2019122266A RU2706913C1 (ru) | 2019-07-16 | 2019-07-16 | Способ получения материала, содержащего борид вольфрама |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2706913C1 (ru) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116081633A (zh) * | 2022-09-30 | 2023-05-09 | 崇义章源钨业股份有限公司 | 球形纯相二硼化钨的制备方法及其应用 |
| RU2831028C1 (ru) * | 2024-03-11 | 2024-11-28 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Хабаровский Федеральный исследовательский центр Дальневосточного отделения Российской академии наук (ХФИЦ ДВО РАН) | Способ получения нанопорошка боридов вольфрама |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1821035A3 (ru) * | 1991-01-30 | 1996-02-20 | Малое предприятие "Ресурсоэнергосберегающие технологии и инструмент" | Способ получения пористых изделий из порошковых материалов |
| CN105692641A (zh) * | 2015-12-25 | 2016-06-22 | 洛阳金鹭硬质合金工具有限公司 | 一种硼化钨的制备方法及应用 |
| RU2622276C2 (ru) * | 2015-07-27 | 2017-06-13 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт структурной макрокинетики и проблем материаловедения Российской академии наук | Керамический композит и шихта для его получения |
| CN107827464A (zh) * | 2017-12-15 | 2018-03-23 | 中国科学院理化技术研究所 | 一种燃烧合成制备ZrTiCB四元陶瓷粉体的方法 |
-
2019
- 2019-07-16 RU RU2019122266A patent/RU2706913C1/ru active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1821035A3 (ru) * | 1991-01-30 | 1996-02-20 | Малое предприятие "Ресурсоэнергосберегающие технологии и инструмент" | Способ получения пористых изделий из порошковых материалов |
| RU2622276C2 (ru) * | 2015-07-27 | 2017-06-13 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт структурной макрокинетики и проблем материаловедения Российской академии наук | Керамический композит и шихта для его получения |
| CN105692641A (zh) * | 2015-12-25 | 2016-06-22 | 洛阳金鹭硬质合金工具有限公司 | 一种硼化钨的制备方法及应用 |
| CN107827464A (zh) * | 2017-12-15 | 2018-03-23 | 中国科学院理化技术研究所 | 一种燃烧合成制备ZrTiCB四元陶瓷粉体的方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Yazici S. Production of tungsten boride from CaWO4 by self-propagating high-temperature synthesis followed by HCl leaching. International Journal of Refractory Metals and Hard Materials, Volume 29, Issue 1, January 2011, p. 90-95. * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116081633A (zh) * | 2022-09-30 | 2023-05-09 | 崇义章源钨业股份有限公司 | 球形纯相二硼化钨的制备方法及其应用 |
| RU2831028C1 (ru) * | 2024-03-11 | 2024-11-28 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Хабаровский Федеральный исследовательский центр Дальневосточного отделения Российской академии наук (ХФИЦ ДВО РАН) | Способ получения нанопорошка боридов вольфрама |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Sahin et al. | Preparation of AlON ceramics via reactive spark plasma sintering | |
| Khoptiar et al. | Ti2AlC ternary carbide synthesized by thermal explosion | |
| Kalandadze et al. | Sintering of boron and boron carbide | |
| US5708956A (en) | Single step synthesis and densification of ceramic-ceramic and ceramic-metal composite materials | |
| Zhou et al. | Preparation of Ti3AlC2 and Ti2AlC by self-propagating high-temperature synthesis | |
| US4988480A (en) | Method for making a composite | |
| RU2706913C1 (ru) | Способ получения материала, содержащего борид вольфрама | |
| Kecskes et al. | Microstructural effects in hot-explosively-consolidated W–Ti alloys | |
| RU2733524C1 (ru) | Способ получения керамико-металлических композиционных материалов | |
| RU2623942C1 (ru) | Способ изготовления дисперсно-упрочненного композиционного электродного материала для электроискрового легирования и электродуговой наплавки | |
| Mota et al. | Preparation of aluminium boride by powder technology | |
| RU2680489C1 (ru) | Способ изготовления многослойной износостойкой пластины | |
| RU2479384C1 (ru) | СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МАТЕРИАЛОВ НА ОСНОВЕ Ti-Al-C | |
| JP4060803B2 (ja) | ホウ化ジルコニウム粉末の製造方法 | |
| Roy et al. | Self-propagating high-temperature synthesis of titanium borides | |
| US6200515B1 (en) | One-step synthesis and consolidation of nanophase materials | |
| RU2816713C1 (ru) | Способ получения тугоплавкого материала | |
| US5114645A (en) | Fabrication of ceramics by shock compaction of materials prepared by combustion synthesis | |
| Kata et al. | Induction-field-activated self-propagating high-temperature synthesis of AlN–SiC solid solutions in the Si 3 N 4–Al–C system | |
| CN116924803B (zh) | 一种Ti2AlC粉体材料及其制备方法 | |
| RU2161548C2 (ru) | Способ получения порошков тугоплавких соединений | |
| Chen et al. | Reaction hot-pressed sub-micro Al2O3+ TiC ceramic composite | |
| US5162118A (en) | Apparatus for compaction of ceramic | |
| RU2082556C1 (ru) | Способ обработки порошковых материалов | |
| JPH0235705B2 (ru) |