Вивчення закономірностей росту оксидних структур на поверхні вольфраму при нагріванні
DOI:
https://doi.org/10.18524/0367-1631.2025.63.347257Ключові слова:
ниткоподібні кристали , оксид вольфраму, вольфрам, дендритні структури, високотемпературне окислення, фрактальна розмірністьАнотація
В роботі представлено результати досліджень особливостей утворення оксидних структур на поверхні вольфрамових дротиків, що нагріваються електричним струмом в повітрі. Вивчено стаціонарні високотемпературні режими окислення вольфрамових дротиків діаметрами 210 і 300 мкм електротермографічним методом. Встановлено, що при середній температурі вольфрамового дротика близько 900 К на його поверхні з'являються ниткоподібні кристали, які швидко зростають, і надалі набувають пластинчатої і гіллястої форми. Дисперсний склад, форма і поверхнева густина отримуванних мікрокристалів триоксиду вольфраму залежать від температури і часу окислення. Визначено швидкості росту розмірів окремих кристалів в повздовжньому та поперечному напрямках. Встановлено, що кристали спочатку активніше зростають в повздовжньому напрямку ( в висоту), а потім швидше ростуть в ширину. Зазвичай кінцевий розмір кристала в поперечному напрямі більший ніж в повздовжньому. Доведено лінійний закон зростання максимальних розмірів дендритів від часу. Проведено розрахунки фрактальної розмірності дендритних структур оксиду вольфраму. Отримані значення фрактальної розмірності вказують на те, що механізмом росту є дифузійно обмежена агрегація (DLA) при участі парової фази WO₃. При нагріванні вольфраму до високих температур оксид частково переходить в пару й конденсується на поверхні у формі дендритів.
Посилання
Kumao, A., Fujita, Y., and Endoh, H. Growth of dendritic and needle tung-sten oxide crystals studied by high-resolution electron microscopy // Ultrami-croscopy. – 1994.- Volume 54, Issues 2-4, P. 201-206.
Polleux, J., Pinna, N., Antonietti, M., and Niederberger, M. Template-free syn-thesis and assembly of single-crystalline tungsten oxide nanowires and their gas-sensing properties // Angewandte Chemie International Edition. – 2005, Volume 45, Issue 2. – Pages 261-265.
Gu G., Zheng B., Han W. Q., Roth S., and Liu J. Tungsten Oxide Nanowires on Tungsten Substrates // Nano Letters. - 2002. – Volume 2, Issue 8. – P. 849–851.
Schlueter K., Balden, M. Dependence of oxidation on the surface orientation of tungsten grains // International Journal of Refractory Metals and Hard Ma-terials. – 2019. – Volume 79. – P. 102–107.
Orlovska S.G., Shkoropado M.S., Karimova F.F. Investigation of temperature regimes of oxidation of tungsten and molybdenum wires in air// Physics and chemistry of solids. – 2012. – Vol. 13, No. 4. – P. 790-794.
Baek Y., Yong K. Controlled Growth and Characterization of Tungsten Oxide Nanowires Using Thermal Evaporation of WO3 Powder // The Journal of Physical Chemistry C. – 2007. – Vol 111, Issue 3. – P 1213-1218.
Romanyuk A., Melnik V., Oelhafen P. Oxidation of tungsten surface with re-active oxygen plasma //Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section B: Beam Interactions with Materials and Atoms . – 2005, Volume 232, Issues 1–4, P. 358-361.
Orlovskaya S.G., Shkoropado M.S., Karimova F.F. High Temperature Oxida-tion and Destruction of Metal Filaments in Air //Ukrainian Journal of Physics. - 2011. - V.56, №12. –P.1312-1315.
Orlovska S.G., Shkoropado M.S., Shevchenko Yu.A., Odnostalko A.O. Investi-gation of high-temperature heat and mass transfer and oxidation of refractory metal samples in air// Physics and chemistry of solids. – 2014. Vol. 15, No. 2. – P. 384-387.
##submission.downloads##
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-ShareAlike 4.0 International License.
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
- Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Attribution-NonCommercial 4.0 International (CC BY-NC 4.0).
- Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) роботи, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).
