鎢的知識

鎢電極工作的表面形貌特徵

發佈於：2016年7月06日

點擊數：241

觀察燃弧5秒後電極的表面形貌特徵發現，電極的尖部有許多的凸起，這主要是因為電極尖端在電流和高頻作用下，表面殘留的氧和鎢在熱作用下結合生成揮發性的氧化鎢，由於燃弧是在氬氣氣氛下進行的，因此尖端部分形成的氧化鎢會被氬氣帶著，留下較為結晶的鎢晶粒組織。但是隨著燃弧時間的增加，次尖端部分的鎢也開始和殘餘的氧結合生成氧化鎢，氧化鎢會被氬氣流帶到溫度更高的尖端部分，發生氧化鎢分解過程，生成金屬鎢，鎢的沉積導致了尖端凸起。這種組織容易產生高頻放電和等離子體。除了鎢和氧反應可生成氣態的氧化鎢，電極中的低熔點物質稀土硝酸鹽等在燃弧過程中會發生擴散、遷移、揮發和沉積，這些都有利於高頻起弧和穩定燃弧。

觀察經過1分鐘燃弧後鎢電極的形貌發現，由於燃弧時間較長，電極材料發生了明顯的再結晶。之前沉積的鎢膜在熱作用下沿著鎢晶粒生長，只有表面新沉積的鎢呈現非晶態的膜狀組織。在燃弧一分鐘後，鎢電極組織呈現表面覆有鎢膜的典型等軸狀再結晶組織。

燃弧5分鐘後電極尖端根部，由於溫度較低呈現出加工態的纖維組織。另外，比較燃弧5分鐘後電極的尖端形貌和燃弧1分鐘後電極的形貌發現尖端形貌變化不大，說明在燃弧1分鐘後，電極已經進入比較穩定的狀態，可以穩定工作。

鎢電極表面形貌

純鎢產品供應商：中鎢在線科技有限公司	產品詳情： http://www.tungsten.com.cn
電話：0592-5129696 傳真：5129797	電子郵件：該 Email 地址已受到反垃圾郵件外掛保護。要顯示它需要在瀏覽器中啓用 JavaScript。
鎢鉬文庫：http://i.chinatungsten.com	鎢鉬圖片： http://image.chinatungsten.com
鎢新聞3G版：http://3g.chinatungsten.com	鉬業新聞： http://news.molybdenum.com.cn

微信：

微博：

鎢粉用於窄脈衝感測器背襯

分類：鎢的知識

發佈於：2016年7月06日

點擊數：630

專用窄脈衝感測器由透聲楔塊、壓電晶片、背襯(阻尼塊)、吸聲材料、外殼、電纜線等構成，其結構如圖1所示。

目前，國內外製作窄脈衝探頭用的換能器材料，大部分屬於振動模式較純、聲阻抗低、介電常數小的材料，如偏鈮酸鉛(PN)、碘酸鉀等。但這些材料不但製造困難，而且靈敏度普遍偏低。綜合比較，PZT是製作窄脈衝專用探頭的理想材料。PZT是PbTiO，和PbZrO，固溶體為基的組成物，在較大的溫度範圍內性能比較穩定，作為換能材料，其壓電效應非常突出，具有高的機電耦合係數K和壓電應變常數dm壓電常數g騶也較高，這些特徵能有效地提高探頭的靈敏度。阻抗值較高，使得背襯材料難以與其匹配是制約該材料進一步應用的瓶頸。近幾年來，很多研究機構通過完善製作工藝，在高阻抗背襯製作上已取得長足進展，這更為PZT壓電陶瓷材料的廣泛應用打下基礎。

當電脈衝激勵壓電元件時，它不但向前方輻射聲能，而且還向後方輻射。如果背襯性能不好，從晶片後面背襯反射來的干擾雜波就增加了接收信號的複雜性。此外，如果沒有背襯層，壓電元件受電激勵而振動，當電脈衝停止激勵後，由於慣性作用，晶片仍要持續振動一段時間方能停止，致使超聲的脈衝寬度加大，分辨力降低，不利於檢測。因此，超聲波探頭中的背襯有兩個主要用途：一是吸收晶片背向發射的聲波，減少探頭固有雜波，提高薄層區探傷的可靠性；二是與晶片匹配，吸收晶片的多餘振動能量，使其振動儘快地衰減，從而提高探頭的頻帶寬度。這樣，一方面可以減小始脈衝波的寬度，使工件表面的探測盲區減小；另一方面，由於超聲脈衝的寬度變窄，這可以提高在波束軸線方向缺陷的解析度。同時，在奧氏體焊縫超聲波探傷時，窄脈衝還可以減小焊縫的組織雜訊。

背襯的研製包括選材和製作。為實現背襯的兩個作用，選用合適的材料是前提，在現有的各種單相材料中，從聲學特性和工藝特性綜合考慮，幾乎沒有一種可以直接用作探頭背襯，只能配製複合材料H31。表1是背襯常用材料的聲學參數。背襯一般採用各種有機膠(例如環氧樹脂)與金屬粉按不同比例混合來製作。背襯的主要成分是環氧樹脂，其在空氣中不能凝固，需要加入固化劑進行固化。金屬粉作為填料，向後輻射的聲波在金屬粉顆粒周圍會發生雜亂無章的散射，使部分能量轉化成熱能耗散。從理論上講，金屬粉比重越大，背襯阻抗越利於匹配。但金屬粉比重過大，環氧樹脂與固化劑較少又不利於固化，因而二者的配比至關重要。

近年來，國外有研究機構採用離心機甩掉多餘環氧樹脂法，既把按一定配比混合好的背襯用料放入模具中，然後裝進離心機，採用高轉數離心分離法把比重大的鎢粉與比重輕的環氧樹脂逐漸分離，並使背襯塊形成一定的密度梯度，有利於聲的吸收和衰減，最後得到高聲阻抗的背襯。離心分離時，應加一定的溫度以降低環氧樹脂的粘度，達到容易分離的目的。還有文獻介紹真空除氣泡法，經過分析導致背襯聲阻抗不高的原因之一是在兩者的混合過程中存在著大量的不同尺寸的氣泡。為此，採用真空抽氣法抽出混料中的氣體，以提高背襯的密度。

目前，國內外製作探頭普遍採用鋯鈦酸鉛晶片(PZT-5)，該晶片的聲一電轉換效率很高，但是阻抗太大，達30X106kg/(m²·s)。因此與該鏡片聲阻抗能夠達到匹配的背襯很難製作。用得較多的背襯材料是環氧樹脂加鎢粉的複合材料。劉祖常等人研究認為，窄脈衝探頭使用鎢粉+環氧樹脂複合材料做背襯，具有很強的聲吸收能力和提高阻抗的作用，阻抗值達到25X106kg/(m²·s)時，很難再提高。英國無損探傷研究所M.G.Silk教授在其著作中曾經過製作鎢粉與環氧樹脂背襯的工藝，其聲阻抗可達30×106kg/(m²·s)。其選用材料為聲速2.3 Km/s-2.7Km/s的環氧樹脂，M.G.Silk教授使用的鎢粉度是17.8Kg/m³與16.0 Kg/m³兩種。常用的鎢粉與環氧樹脂配比為(品質比)16：1與20：1，相當於體比為43%～53%。顯然這種混合料的比重與PZT的聲阻抗還差的很遠，無氣孔的混合料的比重才10.5Kg/m³，加壓樣品的比重達13.5 Kg/m³，接近理論比重，接近PZT聲阻抗的2/3。M.G.Silk教授研究得出，在環氧樹脂中的體積比與背襯聲阻抗間的關係如圖2所示。從圖2中可以看出，鎢粉的體積比達到65%一70%時，才能與PZT晶片聲阻抗30 X106kg/(m²·s)相匹配。

對於PZT晶片的聲阻抗達30×106 kg/(m²·s)來說，這要求鎢粉在環氧樹脂中的體積比i>70%；對應品質比為25：1，只有混料在加溫、加壓和抽真空等工藝措施下，才有可能達到上述要求。

由於鎢粉與環氧樹脂的配比達到與PZT聲阻抗匹配的困難，國外有學者提出採用鎢粉與低熔點的軟金屬混合製作背襯的想法。例如，鎢粉與鋁、銅、鉛或錫等粉料混合，通過加壓與加熱使軟金屬在鎢顆粒間流動，最後使兩種金屬凝結成背襯，即使鎢粉含量減少，聲阻抗也將提高很多，完全可以達到與PZT的聲阻抗相匹配，也可以加入大顆粒介質，增加聲散射與衰減的效果。所有的軟金屬的縱波聲速與密度都大於環氧樹脂，因此它們與鎢粉的混料會提高背襯的聲阻抗也就是很自然的了。

不同工藝條件下所形成的複合材料的聲阻抗相差很大。因此，複合材料的製造工藝十分重要。

鎢粉供應商：中鎢線上科技有限公司	產品詳情： http://www.tungsten-powder.com
電話：0592-5129696 傳真：5129797	電子郵件：該 Email 地址已受到反垃圾郵件外掛保護。要顯示它需要在瀏覽器中啓用 JavaScript。
鎢鉬文庫：http://i.chinatungsten.com	鎢鉬圖片： http://image.chinatungsten.com
鎢新聞3G版：http://3g.chinatungsten.com	鉬業新聞： http://news.molybdenum.com.cn

微信：

微博：

深冷處理對硬質合金材料的影響

分類：鎢的知識

發佈於：2016年7月06日

點擊數：464

首先，從微觀組織形貌上看，深冷處理工藝並未引起硬質合金WC晶粒度、鄰接度以及γ相平均自由程的明顯變化。未經深冷處理的硬質合金中只含有極少量的η脆性相，與未經過深冷處理的硬質合金材料相比，深冷處理後由於硬質合金長期暴露在極端溫度下而η相增多。還有研究發現深冷處理後，硬質合金中的碳化物分佈更為均勻，粘結相Co對硬質相WC的粘結更為牢固，使得硬質合金的總體耐磨性得到提升。從物相結構上看，深冷處理時溫度的降低提供了更大的兩相自由能差（高溫相α-Co(fcc結構)、低溫相Σ-Co(hcp結構)），在低溫下降低了原子擴散能力使得這種轉變以無擴散型相變方式進行。在YW硬質合金刀片的深冷處理研究中發現，未經深冷處理的刀片中既有Σ-Co相也有α-Co相，而深冷處理後的刀片中只含有Σ-Co相。這說明經過深冷處理後，YW中的金屬Co發生了較為完全的馬氏體轉變。總的來說，深冷處理能夠促進硬質合金粘結相Co從面心立方向密排六方轉變。

由於硬質合金的WC相和Co粘結相二者的熱膨脹係數和線膨脹係數相差較大，因而在燒結冷卻之後，在硬質合金內部存在很大的熱應力。其中WC相所受到的是壓應力，Co相受到的是拉應力。通過深冷處理可以使硬質合金兩相熱應力得到鬆弛，從而提高硬質合金刀具的強度。另外，在機械性能方面，對硬質合金刀具進行深冷處理後，硬度有著較大的提高（可從HRA90提高至HRA92,、HV1764提高至HV2263.7）。而對YG6X、YG8、YG10C、YT14四個牌號進行深冷處理後，各牌號的合金矯頑磁力得到了明顯的提高、比飽和磁化強度明顯降低、硬度有所提升、密度基本不變而抗彎強度大幅提升。

硬質合金鐉刀

硬質合金供應商：中鎢在線科技有限公司	產品詳情： http://www.tungsten-carbide.com.cn
電話：0592-5129696 傳真：5129797	電子郵件：該 Email 地址已受到反垃圾郵件外掛保護。要顯示它需要在瀏覽器中啓用 JavaScript。
鎢鉬文庫：http://i.chinatungsten.com	鎢鉬圖片： http://image.chinatungsten.com
鎢新聞3G版：http://3g.chinatungsten.com	鉬業新聞： http://news.molybdenum.com.cn

微信：

微博：

硬質合金材料深冷處理工藝

分類：鎢的知識

發佈於：2016年7月06日

點擊數：413

傳統的熱處理是改善材料組織性能的一項重要技術，深冷處理技術是在此基礎上發展和延伸出來的一項新工藝。對於普通的鋼制材料，深冷處理工藝的優勢有許多，如可使其轉變殘餘奧氏體，提高工件的硬度，穩定工件的尺寸；析出的超細碳化物還能夠提高工件的耐磨性；能夠有效細化晶粒，提高工件的衝擊韌性；可提高馬氏體不銹鋼的抗蝕性，提高工件的拋光性能等。另外，隨著液氮冷卻技術以及絕熱技術的進一步發展與成熟，深冷處理工藝也逐漸在硬質合金材料領域得到廣泛的運用。

目前國內外研究中所採用的硬質合金深冷處理工藝主要分為兩種：其一是包含降溫和保溫兩個階段，即控制硬質合金從室溫冷卻到處理溫度。該過程中需要十分注意降溫速率的控制，以防止對工件產生較大的熱衝擊，然後在深冷處理溫度下保溫一天甚至更長時間；而另一種則是伴隨著回火處理，即控制溫度回升到室溫以上並保溫一段時間。有實驗表明，採用深冷處理後的硬質合金刀片加工可有效降低切削力，提高刀片的熱傳導能力，後刀面的磨損量也更小，表面光潔度更高，延長了刀具的使用壽命。但是在連續切削的狀態下，深冷處理對刀具性能的改善作用會隨著切削時間的增加而喪失。這是由於深冷處理後的硬質合金刀具處在亞穩狀態，刀具經過較長時間的高溫切削後深冷處理的作用會逐漸減弱直至消失，而通過外部加入冷卻介質，深冷處理的改善作用也會得到有效的延長。

硬質合金模具

硬質合金供應商：中鎢在線科技有限公司	產品詳情： http://www.tungsten-carbide.com.cn
電話：0592-5129696 傳真：5129797	電子郵件：該 Email 地址已受到反垃圾郵件外掛保護。要顯示它需要在瀏覽器中啓用 JavaScript。
鎢鉬文庫：http://i.chinatungsten.com	鎢鉬圖片： http://image.chinatungsten.com
鎢新聞3G版：http://3g.chinatungsten.com	鉬業新聞： http://news.molybdenum.com.cn

微信：

微博：

鎢粉與超聲波骨密度感測器

分類：鎢的知識

發佈於：2016年7月05日

點擊數：383

定量超聲法是近年發展起來的經濟有效的骨密度測量新方法，與傳統測量方法相比，定量超聲法具有廉價、便攜、無電離輻射、操作簡單、精密度高等優勢。目前國內使用的定量超聲測量儀主要依賴進口，對定量超聲測量儀的研究還處於萌芽階段。超聲波感測器是定量超聲測量儀的關鍵部件，其性能和品質直接影響著整機性能。研製高性能的超聲波感測器對開發整個定量超聲測量系統具有極其重要的意義，其關鍵技術是找出主要部件設計參數和感測器性能之間的關係，以及合理設計感測器的收發電路。

超聲波骨密度感測器結構示意圖(見圖1)，它是一種單晶片、非聚焦的收發兩用直探頭。

其中，超聲換能器是探頭的功能部件和重要組成部件，主要完成聲能與電能之間的互相轉換。換能器的主要構件包括壓電元件、匹配層、背襯塊和聚焦件。

壓電元件作為超聲換能器的主要部件，主要實現電能和聲能之間的相互轉換，依據測量人體跟骨所需要的探測深度和壓電材料的性能參數選用頻率為0．5MHz的壓電陶瓷PZT-5作為壓電元件直徑20mm，厚度3．8mm。

匹配層採用氧化鋁剛玉保護膜作為壓電晶片和人體組織之間的匹配層，既起到保護壓電晶片的作用，又解決人體軟組織的聲特性阻抗(約1．5×106Pa·s／m)與壓電陶瓷片的聲特性阻抗(30×106Pa·s／m)的匹配問題。背襯塊位於壓電元件的背後，主要功能是將後向輻射的聲能幾乎全部吸收以消除後向干擾。這裏採用環氧樹脂和鎢粉直接混合調配的方法製作背襯塊，並通過改變它們的配比來研究背襯塊對換能器性能的影響。

鎢粉比例對感測器性能的影響

製作6組感測器，每組感測器背襯塊中的鎢粉比例逐漸增加，鎢粉比例分別為30％、40％、50％、60％、70％、80％，單層匹配層(兼作保護膜)。用超聲耦合劑將每組發射和接收感測器直接耦合，用研製的配套電路對六組進行性能測試。

多次實驗得出6組感測器輸出波形電壓平均幅值和振盪次數隨鎢粉比例增加的變化關係(見圖2，3）。

由圖3可知，隨著背襯塊中鎢粉比例的增加，超聲信號峰-峰和振盪次數都逐漸減小，且近似成線性關係。表明背襯塊阻抗愈大，阻尼愈明顯，增加阻抗能使波束收斂得到尖的窄脈衝，軸向分辨力也越好，但波形的幅值減小，輻射效率和換能器的靈敏度降低。因此，在製作背襯塊時要合理選擇阻抗，在靈敏度和脈衝寬度之間要進行很好的折衷。

匹配層層數對感測器性能的影響

製作兩組感測器，一組加單層匹配層，另一組加雙層匹配層，背襯塊鎢粉比例均為80％。用耦合劑將兩組感測器直接耦合，對兩組感測器進行性能測試。

反復實驗後，取兩組不同匹配層數的感測器波形數據的平均值(見表1)。由表1可知，增加匹配層數可減少振盪次數，得到尖的窄脈衝，使整機具有較好的軸向分辨力，但換能器的靈敏度降低，這與鎢粉比例對感測器性能的影響很相似。

綜合實驗結果，採用含有60％鎢粉的單匹配層感測器進行實驗，窄脈衝的分辨力和換能器的靈敏度達到預期的效果。

鎢粉供應商：中鎢線上科技有限公司	產品詳情： http://www.tungsten-powder.com
電話：0592-5129696 傳真：5129797	電子郵件：該 Email 地址已受到反垃圾郵件外掛保護。要顯示它需要在瀏覽器中啓用 JavaScript。
鎢鉬文庫：http://i.chinatungsten.com	鎢鉬圖片： http://image.chinatungsten.com
鎢新聞3G版：http://3g.chinatungsten.com	鉬業新聞： http://news.molybdenum.com.cn