CC BY
2
Металлургия и материаловедение
УДК 621.762
МИКРОСТРУКТУРА СПЕЧЕННОГО ЭЛЕКТРОКОРУНДА ИЗ ЭЛЕКТРОЭРОЗИОННЫХ ПОРОШКОВ, ПОЛУЧЕННЫХ ИХ ОТХОДОВ ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКОГО АЛЮМИНИЯ МАРКИ
АД0Е*
Агеев Евгений Викторович, д.т.н., профессор Новиков Евгений Петрович, к.т.н., с.н.с.
E-mail: [email protected] Юго-Западный государственный университет, г.Курск, Россия
Гэн Яньфэй, к.т.н.
Научно-технический институт, г. Чунцин, Китай
*Работа выполнена при поддержке гранта Президента РФ (МК-2539.2022.4 ).
Представлены результаты исследования микроструктуры спеченного электрокорунда из электроэрозионных порошков, полученных их отходов электротехнического алюминия марки АД0Е. Анализ микроструктур электрокорунда на электронно-ионном сканирующем (растровом) микроскопе с полевой эмиссией электронов «QUANTA 600 FEG» показал, что он имеет мелкозернистое строение, без включений, равномерное распределение фаз и отсутствие значительных пор, трещин и несплошностей.
Ключевые слова: отходы электротехнического алюминия марки АД0Е, электроэрозионное диспергирование, вода, порошок, спекание, микроструктура.
В настоящее время порошки оксида алюминия (корунда) широко используются в производстве абразивных тугоплавких материалов для металлообрабатывающей, машиностроительной и химико-металлургической промышленности В настоящее время существуют различные способы их производства. Одним из наиболее распространенных промышленных способов получения порошкового а-АЬОз (корунда) заключается в высокотемпературном обжиге [1-4].
Одним из наиболее перспективных способов получения оксидов металлов с низкой себестоимостью, невысокими энергетическими затратами и экологической чистотой процесса является способ электроэрозионного диспергирования (ЭЭД) [5-10]. Однако, свойства электрокорунда, изготовленного из порошков, полученных из электроэрозионным диспергированием, изучены не достаточно, что затрудняет их практическое применение.
Целью настоящей работы являлось исследование микроструктуры спеченного электрокорунда из электроэрозионных порошков, полученных их отходов электротехнического алюминия марки АД0Е.
Установка элсктроэра тонн ого диспергирования
у
( к'нцич СХСМЯ СИСТЕМЫ
оборудовлння 1ПI' К I рО ф001ЮН11 ОГО
диспергирования: 1 Лятгср, 2 -установка "ЭД. 3 эксикатор. 4 встряхиватель, 5 и 6 -зкпролн. 7-■>'Л?К фО'фО}|(0|{>||»К
частицы, 8 - копыю; 9 -I н юные пу (ыри. ] О рабочая жидкость
V
№ ¡И *
• *
Схема процесса ЭЭД: I установка ЭД, 2 и 3 — электроды. 4 ыектраэротмонные Ч;к']][||и, 5 рабочая
/КМЛМЧТЬ, 6
отходы, 7 ■ канал рн<рнла. 8 гочкл разряда, 9-газовый пузярь
Рисунок 1 - Блок-схема работы электродиспергирования металлоотходов
Для получения порошков оксида алюминия на экспериментальной установке методом электроэрозионного диспергирования [11-23] использовали отходы электротехнического алюминия марки АД0Е, предварительно нарезанные по 5.. .7 см. Куски проволоки загружали в реактор, заполненный рабочей жидкостью - дистиллированной водой (рис. 1). При этом использовали следующие электрические параметры установки: частота следова-
ния импульсов 50 Гц; напряжение на электродах 90 В; емкость конденсаторов 65 мкФ.
Спекание полученной электроэрозионной шихты проводили на установке искрового плазменного спекания SPS 25-10 «Thermal Technology» (США) при давлении 30 МПа, температуре 560 °С и времени выдержки 3 минуты.
Исследования микроструктуры электрокорунда проводили на электронно-ионном сканирующем (растровом) микроскопе с полевой эмиссией электронов «QUANTA 600 FEG» (Нидерланды). Методика исследования микроструктуры представлена в виде блок-схемы на рисунке 2.
Снимки объемных изображений изучаемой структуры сплава
Рисунок 2 - Методика исследования микроструктуры
Микроструктура электрокорунда представлена на рис. 3.
-V -
50 МКМ
гж
Рисунок 3 - Микроструктура функциональных сплавов из электроэрозионной шихты, полученной в дистиллированной воде
Анализ микроструктур электрокорунда (рис. 3) на электронно-ионном сканирующем (растровом) микроскопе с полевой эмиссией электронов «QUANTA 600 FEG» показал, что он имеет мелкозернистое строение, без включений, равномерное распределение фаз и отсутствие значительных пор, трещин и несплошностей.
Показана высокая эффективность рециклинга электротехнического алюминия марки АД0Е путем его переработки электроэрозионным диспергированием в порошки и повторными применением в качестве шихты при получении электрокорунда искровым плазменным спеканием.
Список литературы
1. Кисон В.Э. Разработка новой плазменной технологии получения чистого белого корунда / Кисон В.Э., Мустафаев А.С., Сухомлинов В.С. // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. 2021. Т. 21. № 3. С. 380-385.
2. Афанасьев Н.Г. Стандартный образец ориентации из монокристаллов корунда / Афанасьев Н.Г., Кабачный К. А., Колесников Е.К. // Приборы. 2019. № 9 (231). С. 42-45.
3. Печенкин И.Г. Вклад ВИМСа в создание отечественных синтетических корундов / Печенкин И.Г., Луговская И.Г. // Разведка и охрана недр. 2019. № 8. С. 8-19.
4. Сорокина Е.С. Зависимость формы кристаллов корунда от состава примесей / Сорокина Е.С. // Записки Российского минералогического общества. 2021. Т. 150. № 3. С. 145-153.
5. X-ray analisis of the powder of micro- and nanometer fractions, obtained from wastes of alloy T15K6 in aqueous medium / Ageeva E.V., Ageev E.V., Pikalov S.V., Vorobiev E.A., Novikov A.N. // Журнал нано- и электронной физики. 2015. Т. 7. № 4. С. 04058.
6. Исследование фазового состава порошка электрокорунда, полученного электродиспергирование отходов сплава АД0Е / Новиков Е.П., Поданов В.О., Агеева А.Е. // В сборнике: Современные инновации в науке и технике. Сборник научных статей 12-й
Всероссийской научно-технической конференции с международным участием. Отв. редактор М.С. Разумов. Курск, 2022. С. 186-190.
7. Elemental composition of the powder particles produced by electric discharge dispersion of the wastes of a VK8 hard alloy / Latypov R.A., Latypova G.R., Ageev E.V., Altukhov A.Y., Ageeva E.V. // Russian Metallurgy (Metally). 2017. Т. 2017. № 12. С. 1083-1085.
8. Электроэрозионные порошки микро- и нанометрических фракций для производства твердых сплавов / Латыпов Р.А., Агеева Е.В., Кругляков О.В., Латыпова Г.Р. // Электрометаллургия. 2016. № 1. С. 16-20.
9. Структура и свойства порошков, полученных в условиях электроэрозионной металлургии отходов твердого сплава Т5К10 в кислород-и углеродсодержащих средах / Агеев Е.В., Агеева А.Е. // Упрочняющие технологии и покрытия. 2022. Т. 18. № 9 (213). С. 387-392.
10. Composition, structure and properties of hard-alloy powders obtained by electrodispersion of T5K10 alloy in water / Ageev E.V., Ageeva A.E. // Metallurgist. 2022.
11. Математический размерный анализ порошков, полученных электроэрозионным диспергированием жаропрочного никелевого сплава ЖС6У в воде / Агеев Е.В., Гвоздев А.Е., Протопопов Е.А., Поданов В.О., Агеева А.Е. // Чебышевский сборник. 2022. Т. 23. № 1 (82). С. 197-208.
12. Получение и исследование порошков из отходов вольфрамсодержащих твердых сплавов электроэрозионным диспергированием / Агеев Е.В., Латыпов Р. А., Агеева Е.В., Давыдов А. А. // Курск, 2013. 200 с.
13. Определение основных закономерностей процесса получения порошков методом электроэрозионного диспергирования / Агеев Е.В., Агеева Е.В., Чернов А.С., Маслов Г.С., Паршина Е.И. // Известия Юго-Западного государственного университета. 2013. № 1 (46). С. 085-090.
14. Изучение формы и элементного состава порошка, полученного из вольфрамсо-держащих отходов инструментальных материалов электроэрозионным диспергированием в водной среде / Агеева Е. В., Агеев Е. В., Карпенко В. Ю. // Упрочняющие технологии и покрытия. 2014. № 4 (112). С. 14-17.
15. Исследование алюминиевого порошка, полученного методом электроэрозионного диспергирования в дистиллированной воде / Латыпов Р.А., Агеев Е.В., Агеева Е.В., Новиков Е.П. / Все материалы. Энциклопедический справочник. 2016. № 4. С. 19-22.
16. Физико-механический подход к анализу процессов вытяжки с утонением цилиндрических изделий с прогнозированием деформационной повреждаемости материала / Журавлев Г.М., Сергеев Н.Н., Гвоздев А.Е., Сергеев А.Н., Агеева Е.В., Малий Д.В. // Известия Юго-Западного государственного университета. 2016. № 4 (67). С. 39-56.
17. Оценка износостойкости электроискровых покрытий, полученных с использованием электроэрозионных порошков быстрорежущей стали / Агеева Е.В., Латыпов Р. А., Агеев Е.В., Алтухов А.Ю., Карпенко В.Ю. // Известия высших учебных заведений. Порошковая металлургия и функциональные покрытия. 2015. № 1. С. 71-76.
18. Сравнительный рентгеноспектральный микроанализ медного порошка, полученного электроэрозионным диспергированием, и медного порошка ПМС-1 / Латыпов Р.А., Агеев Е.В., Агеева Е.В., Хорьякова Н.М. // Электрометаллургия. 2017. № 4. С. 3639.
19. Морфология и элементный состав медных электроэрозионных порошков, пригодных к спеканию / Агеева Е.В., Хорьякова Н.М., Агеев Е.В. // Вестник машиностроения. 2014. № 10. С. 66-68.
20. Исследование влияния электрических параметров установки на процесс порош-кообразования при электроэрозионном диспергировании отходов твердого сплава / Агеев Е.В., Семенихин Б.А., Латыпов Р.А. // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. 2009. Т. 11. № 5-2. С. 238-240.
21. Исследование микротвердости синтезированной порошковой быстрорежущей стали из электроэрозионных порошков, полученных в водной среде | Агеева Е.В., Алтухов А.Ю., Пикалов С.В. / Современные материалы, техника и технологии. 2015. № 1 (1). С. 13-16.
22. Структура и свойства спеченных образцов из электроэрозионных хромсодержа-щих порошков, полученных в бутиловом спирте / Агеева Е.В., Хардиков С.В., Агеева А.Е. // Современные материалы, техника и технологии. 2021. № 6 (39). С. 4-11.
23. Анализ характеристик износостойкости спеченных изделий из электроэрозионного порошка стали Х13, полученного в бутиловом спирте / Хардиков С.В., Агеева Е.В., Агеева А.Е. // Современные материалы, техника и технологии. 2021. № 6 (39). С. 58-64.
Ageev Evgeny Viktorovich, Doctor of Technical Sciences, Professor Novikov Evgeny Petrovich, Candidate of Technical Sciences, S.N.S. E-mail: [email protected] Geng Yanfei, Ph.D.
Institute of Science and Technology, Chongqing, China Southwest State University, Kursk, Russia
MICROSTRUCTURE OF SINTERED ELECTROCORUNDUM
FROM ELECTROEROSIVE POWDERS OBTAINED FROM WASTE ELECTRICAL
ALUMINUM GRADE AD0E*
*The work was supported by a grant from the President of the Russian Federation (MK-2539.2022.).
The results of the study of the microstructure of sintered electrocorundum from electroerosive powders obtained from waste electrical aluminum grade AD0E are presented. The analysis of microstructures of electrocorundum (Fig. 3) on an electron-ion scanning (scanning) microscope with field emission of electrons "QUANTA 600 FEG" showed that it has a fine-grained structure, without inclusions, uniform phase distribution and the absence of significant pores, cracks and discontinuities.
Key words: waste of electrical aluminum grade AD0E, electroerosive dispersion, water, powder, sintering, microstructure.
