鎢的知識

成型壓力對鎢銅複合材料燒結緻密度的影響

發佈於：2016年7月05日

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除了粉末粒度的影響因素外，成型壓力的大小也是鎢銅複合材料燒結緻密度重要的影響因素之一。通過實驗發現，隨著成型壓力的增加，燒結體的密度也隨之提升。這一方面是由於壓力增大，提高了材料在壓制第三階段中的緻密化程度，即當壓力繼續增大超過某一定值後，若繼續增大壓力，使粉末所受到的擠壓力與摩擦力大於其彈性應力，顆粒產生塑性變形以填塞粉末間隙，其密度也會隨之進一步增加；另一方面，是由於納米晶銅顆粒本身具有非常大的表面自由能，若進一步增大壓制壓力，使銅顆粒再次發生塑性變形，即銅顆粒表面自由能進一步增大，熔點進一步降低，使其在較低溫度下就能夠浸潤鎢顆粒，較快進入緻密化過程。

此外，在鎢銅材料的製備中不可避免地會遇到銅在燒結中的揮發問題。研究發現，當銅晶粒的粒度到達納米級時，在450℃下就會產生一定的揮發，而在最佳保溫溫度1350℃下，銅相很容易通過溢出蒸發而損耗掉。由於鎢銅材料是一種多功能材料，銅揮發後，不僅會因粘結相的消失而變得鬆散，降低材料的緻密度和強度，更會使得材料的導電導熱性以及線膨脹係數等物理性能顯著下降。有實驗分別採用300MPa和800MPa兩種壓力進行壓制發現，隨著成型壓力的增加，材料緻密度提高，液態銅的浸潤性得到了明顯的改善，同時銅在高溫階段流失的情況也得到了一定的控制。這是由於一方面成型壓力的增大縮小了鎢顆粒間距和提高了鎢骨架強度，使得材料內部難以形成銅流失出材料外部的通道，減緩了材料內部銅顆粒揮發的速度；另一方面，大的成型壓力增大了銅的表面接觸面積，使原本具有加大表面自由能的銅顆粒在熔化過程中更容易與相鄰銅顆粒接觸並融合在一起形成大顆粒，從而降低了細顆粒在高溫階段的揮發幾率，維持了銅含量的穩定。

鎢銅導電嘴

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粉末粒度對鎢銅複合材料燒結緻密度的影響

分類：鎢的知識

發佈於：2016年7月05日

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鎢銅複合材料不僅具有鎢的優點，如高硬度、高強度、低熱膨脹係數以及優良的耐磨耐蝕性，還具有銅良好的可塑性以及優良的導電導熱性，在電子工業、耐高溫器件等領域有著較為廣泛的運用。但是由於鎢和銅二者的熔點和理化性質相差較大且互不相溶，這使得鎢銅複合材料的製備工藝較為單一，通常使用粉末冶金工藝，這也使得其應用範圍受到了一定的限制。因此，我們通過分析粉末粒度對鎢銅複合材料燒結緻密度的影響，優化燒結工藝，使材料的性能得到進一步的提升。

以品質比為85%的鎢銅複合材料製備為例，將粒徑不大於1.0μm的納米晶銅粉與粒徑不大於0.8μm的納米晶鎢粉按品質比85:15在行星球磨機中進行球磨混合，球磨介質為無水乙醇。球磨後在真空手套箱中充氬氣保護取粉並乾燥；乾燥後進行壓制並進行真空燒結。通過SEM圖像觀察，隨著球磨時間的增加，粉末顆粒尺寸降低，粉末的混合均勻程度和機械合金化顆粒數量有了明顯的增加。鎢顆粒雖然硬度大但是邊緣尖銳部分不斷受到磨損，外形變得更加規則而逐漸球化；銅顆粒則不斷在磨球、罐體與鎢顆粒間發生撞擊、研磨和撕裂，粒度越來越小。這樣一來就使得顆粒間相互吸引力較大，重排更迅速。此外粉末粒度小，比表面積大，表面活性和晶格活性也同時增大，這都有助於燒結過程的進行，使得鎢銅複合材料的緻密度更高，組織結構更好。

鎢銅合金板材

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鎢粉末金屬取代鉛用作彈芯材料

分類：鎢的知識

發佈於：2016年7月04日

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因為環境的要求，美國政府選擇粉末金屬複合材料，如鎢-錫和鎢聚合物複合材取代鉛，用於軍事打靶的小型武裝彈藥等目的。

粉末金屬複合材料子彈的彈芯用機械壓制，再裝入銅制的金屬套中，最後旋鍛成最終形狀。壓制的全過程給於彈芯足夠的強度，無需燒結，而粉末金屬子彈的所有生產步驟與生產鉛制彈藥幾乎一致。

據稱，粉末金屬複合子彈與鉛子彈大同小異，粉末金屬子彈比鉛子彈更容易炸裂，而且可以進行化學標記或注上記號。到目前為止，所有的研究表明，鎢還可以回收，有利於環境。估計到2005年美國陸軍每年使用鎢彈芯150萬磅。

2001年，在美國新奧爾良市舉辦的50粉末冶金暨顆粒材料會議上，金屬粉末工業聯合會(MPIF)的執行會長唐納德·華特先生說，鎢-尼龍和鎢-錫彈芯還可考慮作為員警和民間用小型武器彈藥。

華特先生說，鎢複合材料彈芯可以滿足11.39／cm³密度要求。粉末金屬子彈的能和鉛子彈的一樣好，且用鎢複合粉末子彈的壽命週期更有優越性。同時考慮把鎢作為鉛的一種替代品用於輻射遮罩，比如X-光管套、同位素和中子的遮罩，還可以作為漁錘等。

根據MPIF的統計，在北美洲鎢粉比起它金屬粉末，包括主要用於切削刀具的碳化鎢來說，如果每年的銷售量以噸計，並不算高。2000年鎢粉的銷量達1940t，比1量1533t提高了26.5％。相比之下，2000年北美洲碳化鎢粉的銷售量達6450t，鉬粉大2500t，不銹鋼8500t，鎳約為1 5000t，銅基粉末25279t，鋁粉56470t，鐵和445t，343t。

華特先生在新奧爾良召開的國際會議上做的報告中說，2000年對大多數粉末金屬包括鐵、碳鋼、不銹鋼、銅、鎳、錫、碳化鎢及鎢來講是好年景。2001年粉米冶金已受國民經濟發展速度減緩及汽車生產的削減的影響。2001年行業面臨銷售量下降的趨勢。如果目前的貿易狀況不變，它將成為10年來北美洲的粉末金屬工業第一次衰退。

儘管網站廣告及不現實觀察家認為經濟週期己成為過去。華特認為粉末金屬監不會不受貿易週期冷酷現實的影響。但是沒有人會吃驚，鎢會好景依在。

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粉末冶金及鎢粉應用於新型鎢制彈藥

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發佈於：2016年7月04日

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美國俄勒岡州的Environ金屬有限公司已經開始以粉末冶金方法製造一種鎢基合金獵槍子彈，其中鎢粉為主要原料，這種獵槍子彈用鎢基合金的密度是12g／cm³，Environ金屬有限公司已經開發出口徑為10 mm、12 mm和20 mm等幾種規格的鎢基合金獵槍子彈，美國漁業和野生動物管理部門已經批准使用這種無毒的鎢基合金獵槍子彈代替鉛制子彈。Environ金屬有限公司的總裁Nauman先生表示：鎢制子彈的穩定性強於鉛制子彈，並且穿透效果好，子彈穿靶造成破壞的面積小，Environ金屬有限公司正在開發射擊比賽用手槍和步槍使用的鎢基合金子彈。Environ金屬有限公司成立於1999年，現在的主要業務包括為一些大軍火製造商提供產品和技術。

GKN燒結金屬公司以精確近成形技術製造的零件的產量增加了，粘接材料和在汽車中應用的金屬注射成形製品的產量也在增長，GKN燒結金屬公司的副總裁Arnhold先生認為在未來的5—10年裏，應用於汽車製造領域的鋁粉末冶金製品會有較大的發展。Arnhold先生認為使用粉末鍛造技術生產高強度、高精度零件的數量會增加，將會開發出一些新型的粉末鍛造用粉，鈦粉末冶金製品的應用也會增加。Capstan Atlantic公司主管工程的副總裁Robert Slattery先生表示：Capstan Atlantic公司的齒輪製造業務繼續保持增長，按客戶需要製造的高精度齒輪使Capstan Atlantic公司創造了一個新的市場，高精度齒輪的制造需要有高壓縮性能的粉末、精確設計和成形技術及控制燒結技術，Robert Slattery先生認為高性能齒輪在汽車製造領域會獲得更多的應用，因為電子齒輪驅動系統正在取代傳統的機械系統。Caterpillar有限公司的高級工程師Wiliam L.Kovacich先生表示：Caterpillar有限公司提高了鐵基粉末冶金製品燒結焊接的可靠性和穩定性，降低了生產成本，Caterpillar有限公司開發的新工藝使得形狀複雜的零件可以通過燒結連接為一體，新工藝增加了燒結焊接的應用範圍。

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三氧化鎢光觸媒用於海上石油污染治理

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發佈於：2016年7月04日

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近年來，頻繁的海上石油洩漏和核事故對人類所處的生態環境造成了嚴重污染，並且，這些污染物在短時間內難以消除。2010年英國石油公司在墨西哥灣處的一座海上鑽井平臺爆炸，造成11位工人喪生，導致大量的石油洩漏至海中；據當時媒體報導，石油在墨西哥灣洩漏了幾個月，導致野生動物死亡、沙灘被污染，並且伴有石油洩漏的次生影響。石油的黏性決定了其一旦從油輪和海洋鑽機中洩漏，便很難從海洋植物和動物身上移除。因此，找到一種快速移除和降解洩漏石油的方法，對於保護海洋環境至關重要，治理海洋石油污染已成為世界各國共同關心的問題之一。

為充分利用太陽能，科學家通過矽偶聯劑將二氧化鈦微粒偶聯於密度遠小於水的空心玻璃微球上，製成漂浮在水面上的二氧化鈦光觸媒；並研究了水面有機污染物膜的光催化分解，得到了滿意的效果。儘管對於三氧化鎢在石油污染治理的研究尚未有見報道，但是，相信日後會有，因為三氧化鎢是一種比二氧化鈦的光催化性能更好的光觸媒，並且，超細三氧化鎢粉體在催化領域具有很廣闊的應用前景。

三氧化鎢（WO₃），黃色鎢氧化物粉末，不僅具有光致變色和氣敏特性，而且，具有很好的催化功能，同時它還是重要的輻射遮罩材料。三氧化鎢的禁帶寬度為2.4eV~2.8eV，意味著它能夠充分的利用太陽光；另外，WO₃本身無毒，如果能夠有相應的技術支援，它作為光觸媒降解海上石油污染，將對海洋環境的治理做出重要貢獻。

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