Томский политехнический университет прорыв: дешевое производство карбида вольфрама из отходов без вакуума

Томский политехнический университет прорыв: дешевое производство карбида вольфрама из отходов без вакуума

Исследователи Томского политехнического университета (ТПУ) представили новый процесс производства высококачественного карбида вольфрама (WC) и других сверхтвердых материалов вне вакуумной камеры. Техника перерабатывает отработанные карбидные сверла, инструменты и другой WC-отход в сырье, предлагая дешевую, экологичную альтернативу традиционным методам. Результаты опубликованы в рецензируемом журнале International Journal of Refractory Metals and Hard Materials.

Порошок карбида вольфрама

Карбид вольфрама (WC) — краеугольный камень твердых сплавов для сверл, режущих инструментов и износостойких компонентов. С электрической и тепловой проводимостью, сжимательной прочностью и коррозионной стойкостью, соперничающими с алмазом, WC незаменим в отраслях от авиакосмической до информационных технологий.

Промышленный сектор часто называет твердый сплав «индустриальными зубами» из-за его критической роли в современной обороне, авиации и новых технологических применениях.

С 1970-х годов, когда исследователи обнаружили, что углеводороды проходят гидролиз на WC, материал изучали как безплатиновый катализатор для производства водорода из воды. Поверхностная электронная структура WC имитирует платину, обеспечивая похожую каталитическую активность при более высокой устойчивости к отравлению и низкой стоимости.

Прорыв ТПУ заключается в синтезе нанопорошка карбида вольфрама в обычных условиях. Используя специально сформированные графитовые электроды для генерации дуговой плазмы, команда создает самопроизвольно изолирующую газообразную среду без необходимости вакуумной камеры. Эта инновация драматически упрощает процесс, сокращает энергопотребление на порядок и снижает затраты на оборудование.

Александр Пак, исследователь НИЦ «Эко-Энергия 4.0» ТПУ, объяснил: «Наш дизайн графитовых электродов позволяет производить изолирующую плазму в воздухе, устраняя требование вакуума и сокращая энергопотребление на порядок».

Метод также принимает изношенные сверла, использованные детали инструментов и другой WC-содержащий отход как синтетические прекурсоры, соответствую принципам круговой экономики. Кроме того, процесс адаптируем для синтеза других сверхтвердых рефрактарных материалов: титанового карбида, карбида кремния и карбида бора.

Команда ТПУ планирует уточнить технику для коммерческого развертывания и расширить применение к крупномасштабной переработке отходов. Исследование финансировало Российское научное фонд.

Заключение

Спасибо за чтение. Для дополнительных сведений о вольфраме и других рефрактарных металлах посетите Advanced Refractory Metals (ARM).

Штаб-квартира в Лейк-Форест, Калифорния, ARM — ведущий глобальный поставщик качественных рефрактарных металлов и сплавов — вольфрам, титан, молибден, тантал, рений и цирконий — по конкурентоспособным ценам.