Рентгенодифракционное исследование порошковых композиций W + (Ni, Fe, Co)

При получении новых высокопрочных нано- и мелкозернистых тяжелых вольфрамовых сплавов используют метод спекания нанопорошков вольфрама, в которые добавляются или осаждаются отдельные компоненты, например, Ni, Fe, Co. Наличие таких компонентов обеспечивает условия для традиционного жидкофазного спекания порошков на основе вольфрама или твердофазного спекания с помощью технологии электроимпульсного плазменного спекания. В работе представлены результаты рентгенодифракционного исследования бинарных систем порошков W + (Ni, Fe, Co), содержащих 95 – 99,5 % масс. вольфрама. Оценка воспроизводимости результатов показала, что величина интенсивности рентгеновских дифракционных максимумов исследуемых фаз воспроизводится с точностью не хуже 3 (для основной фазы — вольфрама) и 6 % (для добавки, в частности, никеля). При анализе порошков методом рентгеновской дифракции чувствительность к Ni составила 0,5, Fe — 1, Co — 3 % масс. Сравнение полученных оценок с величиной, рассчитанной на основе структурно-кристаллографических данных фаз, показало нецелесообразность применения структурных теоретических соотношений для количественного фазового анализа систем W – Fe, W – Co вследствие высокого поглощения применяемого CuKα-излучения железом и кобальтом. Полученные результаты могут быть использованы для совершенствования методики рентгенодифракционного контроля фазового состава высокопрочных нано- и мелкозернистых тяжелых вольфрамовых сплавов.

1. Senthilnathan N., Raja Annamalai A., Venkatachalam G. Sintering of Tungsten and Tungsten Heavy Alloys of W-Ni-Fe and W-Ni-Cu: a Review / Transactions of the Indian Institute of Metals. 2017. Vol. 70. N 5. P. 1161 – 1176. DOI: 10.1007/s12666-016-0936-2

2. Savitsky E. M., Povarova K. B., Makarov P. V. Tungsten metallurgy. — Moscow: Metallurgiya, 1978. — 224 p. [in Russian].

3. Wurster S., Baluc N., Battabyal M., et al. Recent progress in R&D on tungsten alloys for divertor structural and plasma facing materials / Journal of Nuclear Materials. 2013. Vol. 442. N 1 – 3. P. 181 – 189. DOI: 10.1016/j.jnucmat.2013.02.074

4. Sahin Y. Recent Progress in Processing of Tungsten Heavy Alloys / Journal of Powder Technology. 2014. Vol. 3 – 4. P. 1 – 22. DOI: 10.1155/2014/764306

5. German R. M. Sintered tungsten heavy alloys: Review of microstructure, strength, densification, and distortion / International Journal of Refractory Metals and Hard Materials. 2022. Vol. 108. Art. ID 105940. DOI: 10.1016/j.ijrmhm.2022.105940

6. Johnson J. L. Sintering of refractory metals / Sintering of Advanced Materials. 2010. P. 356 – 388. DOI: 10.1533/9781845699949.3.356

7. Das J., Kiran U., Chakraborty A., Prasad N. Hardness and tensile properties of tungsten based heavy alloys prepared by liquid phase sintering technique / International Journal of Refractory Metals and Hard Materials. 2009. Vol. 27. N 3. P. 577 – 583. DOI: 10.1016/j.ijrmhm.2008.08.003

8. Lassner E., Schubert W.-D. Tungsten. — Springer, 1999. — 422 p. DOI: 10.1007/978-1-4615-4907-9

9. Blagoveshenskiy Yu. V., Isaeva N. V., Blagoveshenskaya N. V., et al. Methods of compacting nanostructured tungsten-cobalt alloys from nanopowders obtained by plasma chemical synthesis / Inorganic Materials Applied Research. 2015. Vol. 6. N 5. P. 415 – 426. DOI: 10.1134/S2075113315050032

10. Huang K., Estel L., Wu L., et al. Tungsten Heavy Alloys Processing via Microwave Sintering, Spark Plasma Sintering, and Additive Manufacturing: a Review / Process. 2022. Vol. 10. N 11. Art. ID 2352. DOI: 10.3390/PR10112352

11. Chuvildeev V. N., Nokhrin A. V., Boldin M. S., et al. Impact of mechanical activation on sintering kinetics and mechanical properties of ultrafine-grained 95W-Ni-Fe tungsten heavy alloys / Journal of Alloys and Compounds. 2019. Vol. 773. P. 666 – 688. DOI: 10.1016/j.jallcom.2018.09.176

12. Ding L., Xiang D., Li Y., et al. Effects of sintering temperature on fine-grained tungsten heavy alloy produced by high-energy ball milling assisted spark plasma sintering / International Journal of Refractory Metals and Hard Materials. 2012. Vol. 33. P. 65 – 69. DOI: 10.1016/j.ijrmhm.2012.02.017

13. Ogundipe A., Greenberg B., Braida W., et al. Morphological characterisation and spectroscopic studies of the corrosion behaviour of tungsten heavy alloys / Corrosion Science. 2006. Vol. 48. N 10. P. 3281 – 3297. DOI: 10.1016/j.corsci.2005.12.004

14. Rietveld H. M. The Rietveld method / Physica Scripta. 2014. Vol. 89. N 9. Art. ID 098002. DOI: 10.1088/0031-8949/89/9/098002

15. Drozhilkin P. D., Smetanina K. E., Andreev P. V., et al. Assessment of the data repeatability of x-ray diffraction study for silicon nitride powders of different dispersion / Industr. Lab. Mater. Diagn. 2022. Vol. 88. N 4. P. 27 – 32 [in Russian]. DOI: 10.26896/1028-6861-2022-88-4-27-32

16. Guo L., Tjahjono M., Schreyer M., Garland M. A multicomponent calibration approach to the microabsorption problem involving inorganic mixtures / Journal of Applied Crystallography. 2011. Vol. 44. N 1. P. 25 – 31. DOI: 10.1107/S0021889810053094

17. Xu H., He L.-L., Pei Y.-F., et al. Recent progress of radiation response in nanostructured tungsten for nuclear application / Tungsten. 2021. Vol. 3 – 4. DOI: 10.1007/s42864-021-00075-9

18. Andreev P. V., Smetanina K. E., Lantsev E. A. Study of the phase composition of fine-grained tungsten carbide based ceramic materials by X-ray phase analysis / Industr. Lab. Mater. Diagn. 2019. Vol. 85. N 8. P. 37 – 42 [in Russian]. DOI: 10.26896/1028-6861-2019-85-8-37-42

19. Pecharsky V., Zavalij P. Fundamentals of powder diffraction and structural characterization of materials. — Springer, 2005. — 713 p. DOI: 10.1007/978-0-387-09579-0