<<
>>

Анализ способов переработки отходов вольфрамо-титано­кобальтовых сплавов

Способы переработки можно классифицировать по четырем основным группам: механические; физические; химические; физико-химические.

Механические способы осуществляются с помощью мельниц различного типа.

Наиболее совершенная по конструкции мельница - конусная инерционная дробилка (КИД) позволяет перерабатывать стружку, гранулы, полученные рас­пылением с высокой скоростью охлаждения (от 10-1 до 10-5 град/с) [8]. К до­стоинствам дробилки этой конструкции относят - отсутствие упрочнения частиц, отсутствие закатывания окислов, значительно больший выход (в 3 - 4 раза) год­ного материала нужной фракции в сравнении с дробилками типа шаровой мельницы. Размер частиц менее 63 мкм достигается на КИД за 6 часов при

удельном расходе электроэнергии на 1 кг стружки составляет 0,1 кВт*ч, что в 20 раз меньше, чем при измельчении в шаровой мельнице. Для получения субмикронных размеров частиц используют аттриторы с добавлением дис­пергирующих сред (поверхностно-активные вещества, неорганические соли, со­держащие многовалентные ионы) [9, 10]. Форма частиц, получаемых ме­ханическим измельчением, изменяется от чешуйчатых до равноосных.

Химические способы. Газофазное осаждение, восстановление в твердой и жидкой фазе и пиролиз соединений. Процесс газофазного осаждения проводят в газовом потоке либо в плазме. Восстановление окислов и галогенидов ведут в потоке водорода. Оптимизация процесса должна быть проведена по температуре, что бы обеспечить интенсивное протекание реакции, но задержать процесс диффузии в твердой фазе [11]. Частицы боридов, карбидов, силицидов, нитридов и сульфидов металлов 3 - 6 групп Периодической системы получают по реакции парообразных галогенидов соответствующих металлов, иногда нагретых, с па­рами, содержащими бор, углерод, кремний, азот, серу. Реакция протекает в при­сутствии водорода [12]. Перспективным способом переработки металлоотходов считается способ, основанный на использовании низкотемпературной плазмы, генерируемой в дуговом или индукционном разряде.

Из хлоридов металлов и углеводородов в плазме дугового разряда получены карбиды титана, циркония, гафния, ванадия, ниобия, тантала, молибдена, вольфрама, бора, кремния, урана и тория [13]. Средний размер частиц порошков 0,01 - 0,1 мкм, удельная поверх­ность 30 - 120 м2/г, форма частиц правильная кубическая, гексагональная. В низ­котемпературной плазме получают частицы вольфрама при восстановлении трехокиси вольфрама в аргоноводородной плазме [14].

Физико-химические способы. При сочетании процессов испарения- конденсации и химических реакций можно получать окислы, из окислов полу­чать чистые Ti, W, Fe с помощью электрической дуги в водородной среде. Путем контроля за содержанием воды в среде, где происходит конденсация можно про­водить гидроксилирование ультрадисперсных частиц. Если при конденсации из

паровой фазы создать реакционную среду, то можно получить карбиды, бориды, нитриды, силициды, сульфиды и т.д. [15]. Для получения карбидов металлов разработан метод парного испарения. Этим способом получили тугоплавкие соединения SiC, TiC, NbC, ZrC, MoC, TaC, WC. Методом электроосаждения получили частицы металлов с размером частиц 0,2 - 5 мкм. Способ не требует дополнительной защиты от окисления частиц [16].

Физические способы. К ним относятся способы, основанные на процессах испарения-конденсации. Частицы образуется в результате фазовых переходов пар - твердое, пар - жидкость - твердое в газовой среде или на твердой подложке. Испарение можно проводить в вакууме, в среде разряженного инертного газа или в плазменной струе. Вакуум требуется для получения частиц с особыми свойствами и для регулирования концентрации пара в парогазовой фазе и тем самым обеспечивать нужное качество частиц [17]. Производительность процесса и дисперность материала тонко регулируются технологическим режимом и конструктивными параметрами камер испарения и конденсации. Этот способ позволяет получать частицы с размером частиц 0,05 - 0,1 мкм. Заданием состава газовой фазы испаренного материала можно управлять химическим составом по­лучаемых частиц.

К способам испарения относятся газоплазменный и электроннолучевой нагрев. Генераторами плазмы служат электродуговые, высокочастотные (ВЧ) и сверхвысокочастотные (СВЧ) плазмотроны большой мощности. На дисперсность частиц влияет скорость охлаждения. При подаче хо­лодных газовых струй можно создать скорость охлаждения 105 - 108 К/с. Тугоплавкие металлы сконденсированные на охлажденную поверхность из плазменной струи имели частицы размером 50 - 1000 А. Температурный градиент составил при этом 103 К/см. Конденсацией пара непосредственно в твердое со­стояние получают частицы с правильной огранкой, если при конденсации обра­зуется жидкая фаза, то частицы имеют сферическую форму [112]. Нагрев и испарение взрывом проводника в аргоне или гелии при остаточном давлении 0,1 - 60 МПа позволил сконденсировать порошки Ti, Nb, Mo, Ta, Fe с размером частиц

0,01 - 0,2 мкм [18]. Все перечисленные выше способы и их разновидности в пределах классов относятся к специализированным и служат специально для по­лучения частиц металлов и сплавов. Кроме того, физические способы пе­речисленные выше обладают и малой производительностью. Так, способ, основанный на охлаждении конденсата охлаждаемой поверхностью, позволяет изготовлять всего несколько сотен граммов частиц одновременно, весьма энер­гоёмок. Механический способ при высокой его производительности остается все же как подготовительный для дальнейшего диспергирования другими способами. Необходимо так же отметить следующую особенность описанных способов. Каждый из способов дает качественные частицы (с хорошей уплотняемостью, прессуемостью и т.д.) для определенного класса материалов. Отмеченная осо­бенность споспосоьов диспергирования материалов объясняется недостаточной их разработанностью. Отсутствуют исследования по связи мик- роморфологических особенностей, получаемых различными способами частиц порошков с процессов диспергирования. Морфологический тип частиц устанавливается в основном по макроморфологическим признакам. Однако форма частиц, являясь наиболее доступной для определения характеристикой, не несет количественной информации, необходимой для сопоставления свойств генетически неидентичных частиц [19].

В настоящей работе представлена разработка одного из физических способов получения частиц из отходов вольфрамо-титано-кобальтовых сплавов с учетом недостатков в исследованиях других способов, отмеченных выше. Отличительной чертой этого способа является его большая практическая ценность

Электроэрозионный способ. Впервые об этом методе сообщалось в работе [19]. Порошки алюминия, меди, железа и сталей получали этим методом из мо­нолитных материалов [20, 21]. Разновидностью этого способа является более производительный способ, получивший название размерной обработки дугой (РОД) [21]. Из всех разновидностей способа электроэрозионной обработки, наибольшего внимания с точки зрения разработки перспективного способа

диспергирования широкого класса материалов заслуживают три метода - электроимпульсная, электроискровая и размерная обработка дугой (ЭИМ, ЭИС и РОД). Преимуществом этих способов диспергирования перед другими (физическими, механическими и химическими) является их низкая энерго­емкость, высокая производительность, возможность получать дисперсное вещество попутно в процессе обработки деталей из литых материалов, по­рошковых изделий и получать соединения и сплавы из композиций в процессе диспергирования. Диспергирование материалов в способах ЭИС, ЭИМ, РОД происходит в средах, выбор которых обусловлен особенностями процесса элек­троэрозии. ЭИМ поверхности различных материалов осуществляется как правило на воздухе при нормальном давлении. ЭИС и РОД проводящих материалов (ме­таллы, сплавы на их основе) осуществляется в диэлектрических средах. Осо­бенность метода РОД состоит в том, что диспергирование осуществляется сжатой непрерывно горящей дугой, которая образуется между электрод-инструментом и электрод-заготовкой. Через зазор между электродами постоянно течет жидкость при динамическом давлении потока не менее 5 - 10 кН/м2 и напряжении на дуге 20 - 30 В. Преимуществом РОД перед ЭИС и ЭИМ методами является то, что стационарная дуга позволяет получать более стабильные значения энергетических характеристик и более управляема. При горении дуги в попе­речном потоке жидкости энергетические характеристики разряда - напря­женность электрического поля и плотность тока регулируются легко, плавно и в самых широких пределах за счет изменения давления потока, что рассматривается как результат саморегулирования энергетических характеристик разряда в функции динамического давления потока) [19-21].

1.4

<< | >>
Источник: Кругляков Олег Викторович. Разработка и исследование вольфрамо-титано-кобальтовых сплавов на основе диспергированных электроэрозией частиц сплава Т15К6. ДИССЕРТАЦИЯ на соискание учёной степени кандидата технических наук. Курск - 2019. 2019

Еще по теме Анализ способов переработки отходов вольфрамо-титано­кобальтовых сплавов:

  1. Глава 1 Анализ состояния проблемы переработки отходов вольфрамо-титано-кобальтовых сплавов
  2. Анализ областей применения вольфрамо-титано-кобальтовых сплавов
  3. Анализ технологии производства вольфрамо-титано-кобальтовых сплавов
  4. Глава 5 Результаты исследования заготовок вольфрамо-титано-кобальтовых сплавов
  5. Кругляков Олег Викторович. Разработка и исследование вольфрамо-титано-кобальтовых сплавов на основе диспергированных электроэрозией частиц сплава Т15К6. ДИССЕРТАЦИЯ на соискание учёной степени кандидата технических наук. Курск - 2019, 2019
  6. Глава 4 Результаты экспериментальных исследований состава, структуры и свойствдиспергированных электроэрозией частиц сплава Т15К6
  7. Преимущества электроэрозионного способа
  8. Способы обеспечения законности
  9. Способы формования порошковых материалов
  10. Сущность электроэрозионного способа
  11. Способы спекания порошковых материалов
  12. Лексико-семантическое поле как способ описания фрагмента региональной языковой картины мира
  13. Результаты анализа гранулометрического состава
  14. Результаты рентгеноструктурного анализа
  15. Анализ гранулометрического состава
  16. Анализ химического состава
  17. Результаты рентгенофазового анализа
  18. 2.3.10. Рентгенофазовый анализ