Effect of Mechanical Activation Time on the Density of Fine-Grained Tungsten Alloy 90W–7Ni–3Fe, Obtained by Spark Plasma Sintering

V. N. Chuvil’deev; Чувильдеев В. Н.; A. V. Nokhrin; Нохрин А. В.; M. S. Boldin; Болдин М. С.; E. A. Lantsev; Ланцев Е. А.; N. V. Sakharov; Сахаров Н. В.

doi:10.31857/S0015323023600156

Effect of Mechanical Activation Time on the Density of Fine-Grained Tungsten Alloy 90W–7Ni–3Fe, Obtained by Spark Plasma Sintering

Authors: Chuvil’deev V.N.¹, Nokhrin A.V.¹, Boldin M.S.¹, Lantsev E.A.¹, Sakharov N.V.¹
Affiliations:
1. Lobachevsky State University of Nizhny Novgorod
Issue: Vol 124, No 10 (2023)
Pages: 931-938
Section: СТРУКТУРА, ФАЗОВЫЕ ПРЕВРАЩЕНИЯ И ДИФФУЗИЯ
URL: https://journal-vniispk.ru/0015-3230/article/view/232655
DOI: https://doi.org/10.31857/S0015323023600156
EDN: https://elibrary.ru/UURYWF
ID: 232655

Cite item

Full Text

Open Access
Restricted Access

Access granted
Restricted Access

Subscription Access

Abstract
About the authors
References
Supplementary files
Statistics

Abstract

Abstract—

The influence of the high-energy mechanical activation (HMA) time on the kinetics of solid-phase Spark Plasma Sintering (SPS) and the microstructure of a heavy tungsten alloy 90W–7Ni–3Fe has been studied. The density of the alloy 90W–7Ni–3Fe nonmonotonically, with a minimum, depends on the time of the HMA. The kinetics of the SPS of nanopowders has a two-stage character; the sintering intensity depends on the rate of Coble creep and the intensity of diffusion of W atoms in the crystal lattice of the nickel-based gama-phase.

Keywords

tungsten alloy, mechanical activation, sintering, diffusion, density

References

Green E.C., Jones D.J., Pitkin W.R. Developments in high-density alloys // Proc. Symposium of Powder Metallurgy. 1954. V. 58. P. 253–256.
Поварова К.Б., Макаров П.В., Ратнер А.Д., Заварзина Е.К., Волков К.В. Тяжелые сплавы типа ВНЖ-90. I. Влияние легирования и режимов получения порошков вольфрама на их строение, микроструктуру и свойства спеченных сплавов // Металлы. 2002. № 4. С. 39–48.
Ravi Kiran U., Sambasiva Rao A., Sankaranarayana M., Nandy T.K. Swaging and heat treatment studies on sintered 90W–6Ni–2Fe–2Co tungsten heavy alloy // Int. J. Refr. Met. Hard Mater. 2012. V. 33. P. 113–121.
Yu Y., Zhang W., Chen Y., Wang E. Effect of swaging on microstructure and mechanical properties of liquid-phase sintered 93W–4.9(Ni,Co)–2.1Fe alloy // Int. J. Refr. Met. Hard Mater. 2014. V. 44. P. 103–108.
Грязнов М.Ю., Самохин А.В., Чувильдеев В.Н., Фадеев А.А., Алексеев Н.В., Шотин С.В., Дорофеев А.А. Получение композитного порошка системы W–Ni–Fe со сферической формой частиц и исследование возможности его использования в технологии послойного лазерного сплавления // ФХОМ. 2022. № 3. С. 54–66.
Zhou C., Yi J., Luo S. Sintering high tungsten content W–Ni–Fe heavy alloys by microwave radiation // Metall. Mater. Trans. A. 2014. V. 45. P. 455–463.
Krasovskii P., Samokhin A.V., Fadeev A.A., Sinayskiy M.A., Sigalev S.K. Alloying effects and compositions inhomogeneity of plasma-created multimetallic nanopowders: A case study of the W–Ni–Fe ternary system // J. Alloys Compd. 2018. V. 750. P. 265–275.
Olevsky E.A., Dudina D.V. Field-assisted sintering: Science and applications. Springer, 2018. 425 p.
Чувильдеев В.Н., Москвичева А.В., Нохрин А.В., Баранов Г.В., Благовещенский Ю.В., Котков Д.Н., Лопатин Ю.Г., Белов В.Ю. Сверхпрочные нанодисперсные вольфрамовые псевдосплавы, полученные методами высокоэнергетической механоактивации и электроимпульсного плазменного спекания // ДАН. 2011. Т. 436. № 4. С. 478–482.
Чувильдеев В.Н., Нохрин А.В., Болдин М.С., Сахаров Н.В. Баранов Г.В., Белов В.Ю., Попов А.А., Ланцев Е.А., Смирнова Е.С. Влияние высокоэнергетической механоактивации на кинетику твердофазного спекания ультрамелкозернистого тяжелого вольфрамового сплава // ДАН. 2017. Т. 476. № 3. С. 285–289.
Young W.S., Culter I.B. Initial sintering with constant rates of heating // J. Am. Cer. Soc. 1970. V. 53. P. 659–663.
Фрост Г.Дж., Эшби М.Ф. Карты механизмов деформации. Челябинск: Металлургия, 1989. 328 с.
Колобов Ю.Р., Грабовецкая Г.П., Иванов К.В., Гирсова Н.В. Влияние состояния границ зерен и размера зерна на механизмы ползучести субмикрокристаллического никеля // ФММ. 2001. Т. 91. № 5. С. 107–112.
Чувильдеев В.Н., Болдин М.С., Дятлова Я.Г., Румянцев В.И., Орданьян С.С. Сравнительное исследование горячего прессования и высокоскоростного электроимпульсного плазменного спекания порошков Al2O3/ZrO2/Ti(C, N) // ЖНХ. 2015. Т. 60. № 8. С. 1088–1094.
Blaine D.C., Park S.J., Suri P., German R.M. Application of work-of-sintering concepts in powder metals // Metall. Mater. Trans. A. 2006. V. 37. P. 2827–2835.
Park S.J., Johnson J.L., Wu Y., Kwon Y.-S., Lee S., German M.R. Analysis of the effect of solubility on the densification behavior of tungsten heavy alloys using the master sintering curve approach // Int. J. Refr. Met. Hard Mater. 2013. V. 37. P. 52–59.
Hu K., Li X., Qu S., Li Y. Effect of heating rate on densification and grain growth during spark plasma sintering of 93W–5.6Ni–1.4Fe heavy alloys // Metall. Mater. Trans. A. 2013. V. 44. P. 4323–4336.
Лариков Л.Н., Юрченко Ю.Ф. Диффузия в металлах и сплавах. Киев: Наукова думка, 1987. 509 с.
Park S.M., Martin J.M., Guo J.F., Johnson J.L. Densification behavior of tungsten heavy alloy based on master sintering curve concept // Metall. Mater. Trans. A. 2006. V. 37. P. 2837–2848.
Seith W. Diffusion in Mettallen. Platzwechselreaktionen, Springer–Verlag, Berlin–Göttigen–Heidelberg, 1955. 381 p.
Чувильдеев В.Н. Неравновесные границы зерен в металлах. Теория и приложения. М.: Физматлит, 2004. 304 с.
Разумов И.К., Ермаков А.Е., Горностырев Ю.Н., Страумал Б.Б. Неравновесные фазовые превращения в сплавах при интенсивной пластической деформации // УФН. 2020. Т. 190. № 8. С. 785–810.