- Код статьи
- S30345391S0869573325057890-1
- DOI
- 10.7868/S3034539125057890
- Тип публикации
- Статья
- Статус публикации
- Опубликовано
- Авторы
- Том/ Выпуск
- Том / Номер выпуска 5
- Страницы
- 78-90
- Аннотация
- Представлены результаты исследования процесса получения сфероидизированных порошков системы W-YO фракции 5–50 мкм, для которых характерны субмикроразмерные зерна вольфрама и равномерное распределение оксида игтрин. Порошки получены при использовании подхода, включающего последовательные стадии плазмохимического синтеза нанопорошков системы W-YO, грануляции нанопорошков методом распылительной сушки и плазменной сфероидизации полученных микрогранул. Установлены закономерности формирования композитных нанопорошков W-YO с содержанием оксида игтрин в диапазоне от 0,3 до 5,0 мас.% в потоке азотно-водородной плазмы. Определены параметры и условия проведения плазмохимического синтеза, при которых достигается полное превращение исходных реагентов в целевые продукты (W и YO) с равномерным распределением оксида игтрин в синтезируемых нанопорошках. Определены условия подготовки устойчивых суспензий на основе нанопорошков системы W-YO и проведения процесса их распылительной сушки, обеспечивающие формирование преимущественно округлых нанопорошковых микрогранул фракции -60 мкм с максимальными выходом и производительностью. Установлено влияние параметров плазменной обработки на степень сфероидизации, внутреннюю структуру, насыпную плотность и текучесть микрогранул, а также определены возможные диапазоны изменения этих характеристик. Доказано, что равномерность распределения оксида игтрин в порошковых материалах обеспечивается на всех стадиях получения сфероидизированных микрочастиц системы W-YO – от плазмохимического синтеза нанопорошков до обработки микрогранул в потоке электродуговой термической плазмы. Продемонстрирована возможность значительного рафинирования обрабатываемых микрогранул по газовым примесям (O, N, H, C) в процессе плазменной обработки.
- Ключевые слова
- вольфрам оксид ититрин плазмохимический синтез распылительная сушка плазменная сфероидизация сферический порошок
- Дата публикации
- 08.12.2025
- Год выхода
- 2025
- Всего подписок
- 0
- Всего просмотров
- 20
Библиография
- 1. Ren, C. An investigation of the microstructure and ductility of annealed cold-rolled tungsten / C. Ren, Z.Z. Fang, L. Xu, J.P. Ligda, J.D. Paramore, B.G. Butler // Acta Materialia. 2019. V.162. P.202–213.
- 2. Hu, W. Microstructure refinement in W-Y2O3 alloys via an improved hydrothermal synthesis method and low temperature sintering / W. Hu, Z. Dong, Z. Ma, Y. Liu // Inorg. Chem. Front. 2020. V.7. P.659–666.
- 3. Dong, Z. Synthesis of nanosized composite powders via a wet chemical process for sintering high performance W-Y2O3 alloy / Z. Dong, N. Liu, Z. Ma, C. Liu, Q. Guo, Y. Yamauchi, H.R. Alamri, Z.A. Alothman, M.S.A. Hossain, Y. Liu // Int. J. Refract. Met. Hard Mater. 2017. V.69. P.266–272.
- 4. Talignani, A. A review on additive manufacturing of refractory tungsten and tungsten alloys / A. Talignani, R. Seede, A. Whitt, S. Zheng, J. Ye, I. Karaman, M.M. Kirka, Y. Katoh, Y.M. Wang // Additive Manufacturing. 2022. V.58. Art.103009.
- 5. Howard, L. Progress and challenges of additive manufacturing of tungsten and alloys as plasma-facing materials / L. Howard, G.D. Parker, Xiao-Ying Yu // Materials. 2024. V.17. Art.2104.
- 6. You, J.H. Divertor of the European DEMO : Engineering and technologies for power exhaust / J.H. You, G. Mazzone, E. Visca, H. Greuner, M. Fursdon, Y. Addab, C. Bachmann, T. Barrett, U. Bonavolontà, B. Böswirth [et al.] // Fusion Eng. Des. 2022. V.175. Art.113010.
- 7. Persianova, A.P. Hydrogen traps in tungsten : a review / A.P. Persianova, A.V. Golubeva // Physics of Metals and Metallography. 2024. V.125(3). P.278–306.
- 8. Golubeva, A.V. Hydrogen retention in doped tungsten materials developed for fusion (review) / A.V. Golubeva, D.I. Cherkez // Problems of Atomic Sci. Tech. 2018. V.41(4). Р.26.
- 9. Oya, M. Effect of periodic deuterium ion irradiation on deuterium retention and blistering in Tungsten / M. Oya, H.T. Lee, A. Hara, K. Ibano, M. Oyaidzu, T. Hayashi, Y. Ueda // Nuclear Mater. Energy. 2017. V.12. P.674–677.
- 10. Fang, Z.Z. The effect of Ni doping on the mechanical behavior of tungsten / Z.Z. Fang, C. Ren, M. Simmons, P. Sun // Int. J. Refract. Met. Hard Mater. 2020. V.92. Art.105281.
- 11. Li, K. Crack suppression via in-situ oxidation in additively manufactured W-Ta alloy / K. Li, G. Ma, L. Xing, Y. Wang, X. Huang // Mater. Lett. 2019. V.263. Art.127212.
- 12. Qin, M. Preparation of intragranular-oxide-strengthened ultrafine-grained tungsten via low-temperature pressureless sintering / M. Qin, J. Yang, Z. Chen, P. Chen, S. Zhao, J. Cheng, P. Cao, B. Jia, G. Chen, L. Zhang, X. Qu // Mater. Sci. Eng. A. 2020. V.774. Art.138878.
- 13. Xiao, F. Uniform nanosized oxide particles dispersion strengthened tungsten alloy fabricated involving hydrothermal method and hot isostatic pressing / F. Xiao, Q. Miao, S. Wei, T. Barriere, G. Cheng, S. Zuo, L. Xu // J. Alloys Compd. 2020. V.824. Art.153894.
- 14. Hu, W. Synthesis of W-Y2O3 alloys by freeze-drying and subsequent low temperature sintering : microstructure refinement and second phase particles regulation / W. Hu, Z. Dong, L. Yu, Z. Ma, Y. Liu // J. Mater. Sci. Tech. 2020. V.36. P.84–90.
- 15. Wang, K. Evolution of microstructure and texture in a warm-rolled yttria dispersion-strengthened tungsten plate during annealing in the temperature range between 1200 °C and 1350 °C / K. Wang, D. Ren, X. Zan, L. Luo, W. Pantleon, Y. Wu // J. Alloys Comp. 2021. V.883. Art.160767.
- 16. Lin, J.-S. Microstructure and deuterium retention after ion irradiation of W-Lu2O3 composites / J.-S. Lin, L.-M. Luo, Q. Xu, X. Zhan [et al.] // J. Nucl. Mater. 2017. V.490. P.272–278.
- 17. Dong, Z. Preparation of ultra-fine grain W-Y2O3 alloy by an improved wet chemical method and two-step spark plasma sintering / Z. Dong, N. Liu, Z. Ma, C. Liu, Q. Guo, Y. Liu // J. Alloy. Compd. 2017. V.695. P.2969–2973.
- 18. Liu, N. Eliminating bimodal structures of W-Y2O3 composite nanopowders synthesized by wet chemical method via controlling reaction conditions / N. Liu, Z. Dong, Z. Ma, L. Yu, C. Li, C. Liu, Q. Guo, Y. Liu // J. Alloy. Compd. 2019. V.774. P.122–128.
- 19. Shan Guo. Preparation of spherical WC-Co powder by spray granulation combined with radio frequency induction plasma spheroidization / Shan Guo, Zhenhua Hao, Rulong Ma [et al.] // Ceram. Intern. 2023. V.49(8). P.12372–12380.
- 20. Samokhin, A. Production of spheroidized micropowders of W-Ni-Fe pseudo-alloy using plasma technology / A. Samokhin, N. Alekseev, A. Dorofeev, A. Fadeev, M. Sinaiskiy // Metals. 2024. V.14(9). Art.1043.
- 21. Cabrol, E. Fabrication of stainless steel/alumina composite powders by spray granulation and plasma spheroidization / E. Cabrol, S. Cottrino, H. Si-Mohand, G. Fantozzi // Materials. 2025. V.18. Art.1872.
- 22. Samokhin, A. Nanopowders production and micron-sized powders spheroidization in DC plasma reactors / A. Samokhin, N. Alekseev, M. Sinayskiy, A. Astashov, D. Kirpichev, A. Fadeev, Y. Tsvetkov, A. Kolesnikov // In the book : Powder Technology. Chapter 1. IntechOpen. 2018. P.4–20.
- 23. Dorofeev, A.A. Investigation of nanopowder granulation in W-Ni-Fe systems using spray-drying approach / A.A. Dorofeev, A.V. Samokhin, A.A. Fadeev, N.V. Alekseev, M.A. Sinayskiy, I.S. Litvinova, I.D. Zavertyaev // Inorg. Mater. : Appl. Res. 2024. V.14(3). P.884–895.
- 24. Samokhin, A. Spheroidization of iron-based powders in the plasma flow of an electric arc plasma torch and their application in selective laser melting / A.V. Samokhin, A.A. Fadeev, N.V. Alekseev, M.A. Sinaisky, V.Sh. Sufiyarov, E.V. Borisov, O.V. Korznikov, T.V. Fedina, G.S. Vodovozova, S.V. Baryshkov // Phys. Chem. Mater. Proces. 2019. V.4. P.12–20.
- 25. Авт. свид. RU 2756327 C1. МПК B22 F9/04. Плазменная установка для сфероидизации металлических порошков в потоке термической плазмы / Самохин А.В., Фадеев А.А., Кирпичев Д.Е., Алексеев Н.В., Берестенко В.И., Асташов А.Г., Завертяев И.Д. – заявл. №2020134059 от 16.10.2020. Опубл. 29.09.2021. – @@RU 2756327 S1. MPK B22 F9/04. Plasma unit for spheroidization of metal powders in a thermal plasma flow / Samokhin A.V., Fadeev A.A., Kirpichev D.E., Alekseev N.V., Berestenko V.I., Astashov A.G., Zavertyaev I.D. ; declared 16.10.2020. №2020134059 Publ. 29.09.2021.
