ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ВОССТАНОВЛЕНИЯ WO3 ТИТАНОМ

Авторы

  • Николай Анатольевич Козырев Центральный научно-исследовательский институт черной металлургииим. И.П. Бардина https://orcid.org/0000-0002-7391-6816
  • Юлия Владимировна Бендре Сибирский государственный индустриальный университет
  • Людмила Петровна Бащенко Сибирский государственный индустриальный университет https://orcid.org/0000-0003-1878-909X
  • Андрей Владимирович Жуков Сибирский государственный индустриальный университет
  • Вадим Михайлович Шурупов Сибирский государственный индустриальный университет

DOI:

https://doi.org/10.57070/2304-4497-2024-2(48)-79-84

Ключевые слова:

термодинамика, восстановление, оксид вольфрама, титан, неметаллические включения

Аннотация

В работе рассмотрена эффективность применения технологии прямого легирования вольфрамом при наплавке под флюсом из порошковых проволок, содержащих в качестве наполнителя оксид вольфрама WO3и восстановители. Показано, что при электродуговом разряде в процессе наплавки могут образовываться вольфрам и (или) химические соединения вольфрама (карбиды, силициды, бориды и другие соединения),всвязи с этим возможно использование таких порошковых проволок.Проволокибыли опробованы в лабораторных и полупромышленных условиях. Настоящая работа посвящена термодинамической оценке возможности восстановления оксида вольфрама WO3титаном. Проведены термодинамические расчеты реакций восстановленияоксида вольфрама WO3 с использованием титана до температуры 3000 Кв стандартных условиях с получением вольфрама и оксидов титана TiO, Ti2O3, Ti3O5,Ti4O7, TiO2. Необходимые для оценки восстановительных свойств термодинамические характеристики реакций в стандартных условиях [∆rН°(Т), ∆rS°(Т), ∆rG°(Т)] для веществ в кристаллическом и жидком состояниях рассчитаны в температурном интервале сварочной дуги 1500 –6000 К по термодинамическим свойствам [[Н°(Т) –Н°(298,15 К)], S°(Т), ∆fH°(298,15 К)] реагентов WO3,W, Ti, TiO, Ti2O3, Ti3O5, Ti4O7, TiO2. В результате проведенного термодинамического анализа по термодинамическим характеристикам реакций определено, что в результате восстановления WO3титаном до температуры 2100 К термодинамически наиболее вероятно получениеоксидаTiO2, при температуре выше 2100 К наиболее вероятно образованиеоксидаTi4O7. Термодинамически наименее вероятно образованиеоксидов TiO, Ti2O3, Ti3O5.

Биографии авторов

Николай Анатольевич Козырев, Центральный научно-исследовательский институт черной металлургииим. И.П. Бардина

д.т.н., профессор, директор научного центра металлургических технологий

Юлия Владимировна Бендре, Сибирский государственный индустриальный университет

к.х.н., доцент кафедры металлургии черных металлов и химической технологии

Людмила Петровна Бащенко, Сибирский государственный индустриальный университет

к.т.н., доцент кафедры теплоэнергетики и экологии

Андрей Владимирович Жуков, Сибирский государственный индустриальный университет

аспирант кафедры металлургии черных металлов и химической технологии

Вадим Михайлович Шурупов, Сибирский государственный индустриальный университет

аспирант кафедры металлургии черных металлов и химической технологии

Библиографические ссылки

Kirchgassner M., Badisch E., Franek F. Behav-iour of iron-based hardfacing alloys under abrasion and impact. Wear Journal. 2008;265:772–779.

Azzoni M. Directions and developments in the types of hard phases to be applied in abrase deposits against abrasion. Weld International. 2009;23:706–716.

Klimpel A., Dobrzanski L.A., Janicki D., Lisiecki A. Abrasion resistance of GMA metal cored wires surfaced deposits. Materials Pro-cessing Technology.2005;164-165:1056–1061.

Wang Q., Li X. Effects of Nb, V, and W on mi-crostructure and abrasion resistance of Fe–Cr–C hardfacing alloys. Welding.2010;89:133–139.

Metlitskii V.A. Flux-cored wires for arc weld-ingand surfacing of cast iron. Welding Interna-tional. 2008;22:796–800.

Kejžar R.,GrumJ.Hardfacing of wear-resistant deposits byMAG welding with a flux-cored wire having graphite in its filling. Welding International. 2005;20:961–976.

LiR.,HeD.Y.,ZhouZ.,WangZ.J., SongX.Y. Wear and high temperature oxidation behavior of wire arc sprayed iron based coatings. Sur-face Engineering. 2014;30:784–790.

Ma H.R.,ChenX.Y.,LiJ.W.,ChangC.T., WangG.,LiH., WangX.M., LiR.W. Fe-based amorphous coating with high corrosion and wear resistance. Surface Engineering.2016;46:1–7.Рис. 1. Стандартные энергии Гиббса реакций (1) –(5) в зависимости от температурыFig. 1. Standard Gibbs energies of reactions (1) –(5) depending on temperature

FilippovM.A.,ShumyakovV.I.,BalinS.A.,ZhilinA.S.,LehchiloV.V.,RimerG.A. Struc-ture and wear resistance of deposited alloys based on metastable chromium-carbon austen-ite. Welding International. 2015;29:819–822.

LiuD.S.,LiuR.P.,WeiY.H.Influence of tungsten on microstructure and wear resistance of iron base hardfacing alloy.Materials Sci-ence and Technology. 2014;30(3):316–322.

LimS.C.,GuptaM.,GohY.S., SeowK.C. Wear resistant WC–Co composite hard coatings. Sur-face Engineering. 1997;13(3):247–250.

Zhuk Yu. Super-Hard Wear-Resistant Coating Systems. Materials Technology.1999;14:126–129.

HardellJ., YousfiA., LundM., PelcastreL.,PrakashB. Abrasive wear behaviour of hard-ened high strength boron steel. Tribology –Materials, Surfaces & Interfaces. 2014;8(2):90–97.

Deng X.T.,FuT.L.,WangZ.D., MisraR.D.K., WangG.D. Epsilon carbide precipitation and wear behaviour of low alloy wear resistant steels. Materials Science and Technology. 2016;32(4):320–327.

Бендре Ю.В., Горюшкин В.Ф., Крюков Р.Е., Козырев Н.А., Шурупов В.М. Некоторые термодинамические аспекты восстановле-ния вольфрама из оксида WO3кремнием. Известия вузов. Черная Металлургия. 2017;60(6):481–485. EDN: YTPPDN.https://doi.org/10.17073/0368-0797-2017-6-481-485

Крюков Р.Е., Горюшкин В.Ф., Бендре Ю.В., Бащенко Л.П., Козырев Н.А. Некоторые термодинамические аспекты восстановле-ния Cr2O3углеродом. Известия вузов. Черная Металлургия. 2019;62(12):950–956. EDN: ZAWJMT.https://doi.org/10.17073/0368-0797-2019-12-950-956

Самсонов Г.В., Винницкий И.М. Тугоплав-кие соединения.Москва: Металлургия, 1976:560.

Пацекин В.П., Рахимов К.З. Производство порошковой проволоки. Москва: Металлургия, 1979:80.

Геллер Ю.А. Инструментальные стали.Москва: Металлургия, 1975:584.

Технология электрической сварки металлов и сплавов плавлением/ Под ред. Б.Е. Патона. Москва: Металлургия, 1974:768.

Термодинамические свойства индивидуаль-ных веществ.Справочник. Т. 1. Кн. 1/ Под ред. В.П. Глушко, Л.В. Гурвич, И.В. Вейц и др. Москва: Наука, 1978:440.

NIST-JANAF Thermochemical Tables 1985. Version 1.0 [Электронный ресурс]: data compiled and evaluated by M.W. Chase, C.A. Davies, J.R. Dawney, D.J. Frurip, R.A. Mc Donald, A.N. Syvernd. URL: http://kinetics.nist.gov/janaf(дата обращения: 02.02.2024).

Загрузки

Опубликован

30.06.2024

Как цитировать

Козырев, Н. А. ., Бендре, Ю. В. ., Бащенко, Л. П. ., Жуков, А. В., & Шурупов, В. М. . (2024). ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ВОССТАНОВЛЕНИЯ WO3 ТИТАНОМ. Вестник Сибирского государственного индустриального университета, 1(2), 79–84. https://doi.org/10.57070/2304-4497-2024-2(48)-79-84

Выпуск

Раздел

Металлургия и материаловедение

Наиболее читаемые статьи этого автора (авторов)