| Аннотация: | Для практического применения с целью ресурсосбережения представляет интерес технология дуговой наплавки порошковой проволокой, в которой в качестве наполнителей используются оксид вольфрама WO3 и вещества, содержащие восстановители (углерод и кремний). Проведена термодинамическая оценка вероятности протекания 21 реакции в стандартных условиях по табличным термодинамическим данным реагентов в интервале температур 1500 – 3500 К. Этот интервал включает в себя температуры на периферии дуги и в верхних слоях наплавочной ванны. В числе реакций – реакции прямого восстановления оксида вольфрама WO3 углеродом и кремнием, косвенного восстановления оксида вольфрама WO3 углеродом, реакции соединения вольфрама с углеродом и кремнием с образованием карбидов и силицидов вольфрама. В качестве возможных продуктов реакций рассматривали W, WC, W2 C, WSi2 , W5 Si3 , CO, CO2 , SiO, SiO2 . Реакции восстановления оксида записывали на 1 моль O2 , а реакции соединения вольфрама с углеродом и кремнием – на 2/3 моль вольфрама W. Вероятность протекания реакций оценивали по стандартной энергии Гиббса реакций. В качестве стандартных для веществ- реагентов в интервале 1500 – 3500 К были выбраны состояния:W(тв), WO3 (тв, ж) с фазовым переходом при 1745 К; WC(тв), W2 C(тв), C(тв), CO(г), CO2 (г), WSi2 (тв, ж) с фазовым переходом при 2433 К; W5 Si3 (тв, ж) с фазовым переходом при 2623 К; Si(тв, ж) с фазовым переходом при 1690 К; SiO(г), SiO2 (тв, ж) с фазовым переходом при 1996 К. С целью оценки степени влияния на термодинамические свойства реакций возможного испарения в дуге оксида вольфрама WO3 (Tкип = 1943 К) рассчитывали термодинамические характеристики двух реакций, в которых в качестве стандартного состояния в том же интервале температуры выбрано состояние WO3 (г). Термодинамический анализ восстановления оксида вольфрама WO3 показывает, что температура расплава, наряду с составом порошковой проволоки, способны повлиять на состав и служебные свойства наплавленного слоя. В рассматриваемой системе при высоких температурах расплава (более 2500 К) вероятно образование вольфрама, силицидов вольфрама и карбидов. Протекание реакций существенно изменяет состав газовой фазы, но не шлаковую фазу наплавочной ванны. При температурах менее 1500 К наиболее вероятно образование силицидов вольфрама и вольфрама за счет восстановления WO3 кремнием, при этом шлаковая фаза становится более кислой за счет образующегося оксида кремния SiO2 . Однако эта область температур находится ниже температуры плавления оксида вольфрама WO3 (1745 К). В интервале температур 1500 – 2500 К протекает целый ряд конкурирующих реакций восстановления, в результате которых в металлическом расплаве образуются как вольфрам, так и его силициды и карбиды. Реакции соединения вольфрама с кремнием и углеродом с образованием силицидов и карбидов менее вероятны, чем реакции восстановления. Испарение оксида вольфрама WO3 в дуге увеличивает термодинамическую вероятность протекания реакций восстановления, но в большей степени при низкой температуре. |