钨的知识

硬质合金球齿耐磨性能分析

发布于 2016年3月08日

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随着人类科技的进步和探索领域的不断深入，越来越多的工具、机械都要求在较为严苛的环境下工作，像高压密封、酸碱腐蚀等。硬质合金球齿本身具有极高的硬度、密度、较高的熔点以及良好的化学稳定性，在矿山、油田开采，隧道、岩层掘进等方面有着较为广泛的应用。

国内学者对此做了大量研究，其采用硬质合金球齿对花岗岩进行磨削实验。试验中选用立式车床作为仪器，试验固定球齿的侵入深度，即作用在硬质合金球齿上的有效应力、磨削的线速度，从而检测硬质合金球齿的耐磨性。硬质合金球齿虽然具有较高的硬度，但其属于脆性材料，通过脆性磨损理论的公式计算关系可得出硬质合金球齿的体积磨损量与其单位摩擦功磨损量成正比。单位摩擦功磨损量越小，硬质合金球齿的耐磨性越大，及体积磨损量与耐磨性成反比。以下是该试验中硬质合金球齿体积磨损量和磨耗比的统计数据：

硬质合金球齿

从上表中我们不难看出硬质合金球齿磨削花岗岩的磨耗比大约都在一千多左右，磨耗比越低与潜孔钻头球齿现场工作情况越相吻合。因为在潜孔钻头工作时，绝大部分的硬质合金球齿都是因为发生磨损而失效，只有少部分的球齿是因冲击断裂而失效，尤其是具有保径作用的边齿由于线速度最大磨损也最为严重。在一些高风压潜孔钻头作业中对其制作工艺要求也更加严格，若球齿磨损失效需要频繁更换，就会使得人力以及物力成本大大增加。因此相关研究人员分别从碳化钨（WC）晶粒尺寸、微量元素、粘结剂、化学热处理等几个方面研究对硬质合金球齿耐磨性能的影响。这里我们着重探讨微量元素添加对硬质合金球齿耐磨性能的影响。

通常情况下为了细化碳化钨类硬质合金球齿的晶粒，常常通过添加晶粒长大抑制剂的方法；而提高硬质合金球齿的耐腐蚀性能则通过添加耐腐蚀的成分；对于改变合金性能则可以通过添加稀土元素或者高熔点金属等方法实现。经过大量的实验以及统计数据表明，最为有效的对于WC-20Co晶粒长大的抑制剂为碳化钒以及铌、钽、钛、锆等元素，这些元素的加入有助于晶粒细化并提高耐磨性。而稀土元素的加入可以与氧O、钙Ca、硫S等杂质发生球状的复杂化合物，即改变了原有界面杂质的分布状态。此外钴Co元素在碳化钨WC上的润湿性也得到了一定的改善，界面的联结强度得到了提高，因而耐磨性也有所提升。

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三氧化钨陶瓷的电学性能

分类：钨业知识

发布于 2016年3月08日

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在相同工艺条件下，纳米前驱体wO3陶瓷的介电常数要比微米基WO3陶瓷提高一个量级，而空气气氛烧结又可以将其介电常数提高一个量级。多晶WO3陶瓷与其它的压敏电阻(ZnO，Ti02等)一样，它的非线性电学性质也可以用肖特基势垒模型来解释。WO3晶粒由于氧缺位的存在，表现为n型半导体行为。

王豫等经过大量的实验研究认为WO3的非线性电学特性的出现与其常温下两相共存有一定的关系，他们认为相共存会影响晶粒晶格的匹配，使晶粒具有不同的介电响应。在空气气氛下烧结的样品为单斜和三斜两相共存结构，具有非线性的伏安特性曲线，而氢气气氛烧结的样品中只有单斜相结构，其伏安特性为线性，也在一定程度上证明了他们的猜想，常温下的WO3陶瓷的相共存问题导致了其肖特基势垒的产生，从而使WO3陶瓷具有了非线性伏安特性。

利用双重掺杂的方法，用ZnO 和TiO2 掺杂WO3基陶瓷制成不同摩尔比例的样品.根据X 射线衍射图谱，利用Jade5 分析出每一种掺杂均又第二相的生成，且随着掺杂浓度的不同第二相的物质会发生转变。摩尔比例为0.5%和1.0%浓度的掺杂产生的第二相为Zn0.3 WO3 ，随着掺杂量的加大，第二相的物质发生转变，成为了Zn0.3 WO3 以及Zn0.06 WO3 共存相，到了5.0%（摩尔分数）第二相完全转变成为了Zn0.06 WO3 。由扫描电镜的SEM 图像能够晶粒大小看出先减小后增大。在300~1 000 K 的温度范围内测量掺杂陶瓷材料的热电性质.通过实验结果分析发现，电导率先减小再增大，2.0%（摩尔分数）掺杂的样品电导率最差。样品的塞贝克系数呈现负值，说明了掺杂并没有改变WO3 基陶瓷作为n 型热电材料的性质。塞贝克系数的绝对值是单调递增，对于2.0%和5.0%（摩尔分数）的样品的塞贝克系数来说，出现了低温区和高温区的差别。当掺杂浓度为0.5%（摩尔分数）时，功率因子最大，其值为0.052 μW/(m•K2 )。

WO3

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功能陶瓷与三氧化钨

分类：钨业知识

发布于 2016年3月07日

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功能陶瓷在电、磁、声、光、热等方面具备的许多优异性能令其他材料难以企及，有的功能陶瓷材料更是一材多能。而这些性质的实现往往取决于其内部的电子状态或原子核结构，又称电子陶瓷。已在能源开发、电子技术、传感技术、激光技术、光电子技术、红外技术、生物技术、环境科学等方面有广泛应用。

此外，还有半导体陶瓷、绝缘陶瓷、介电陶瓷、发光陶瓷、感光陶瓷、吸波陶瓷、激光用陶瓷、核燃料陶瓷、推进剂陶瓷、太阳能光转换陶瓷、贮能陶瓷、陶瓷固体电池、阻尼陶瓷、生物技术陶瓷、催化陶瓷、特种功能薄膜等，在自动控制、仪器仪表、电子、通讯、能源、交通、冶金、化工、精密机械、航空航天、国防等部门均发挥着重要作用。在奇妙的材料世界里还有许多未知的现象有待于我们去探究，相信随着科学技术的进一步发展，人类也必然会发掘出功能材料的新功能，并将其派上新用场。

近年来，纳米技术得到飞速发展，研究十分活跃。当粒子进入纳米量级时，具有量子尺寸效应、表面效应和宏观量子隧道效应，使材料显示出奇特的物理、化学性能。WO3是一种重要的功能材料，在电致变色、有毒气体探测以及光催化降解等方面都有着广泛的应用。1994年，Makarov和Trontelj发现Na2CO3与MnO2掺杂的WO3具有明显的非线性I-V特性，这表明WO3基功能材料具有应用于压敏电阻的潜在可能。王豫课题组研究了WO3功能陶瓷及掺杂低价金属元素和稀土元素的WO3基功能陶瓷的电学性能，发现无论掺杂与否WO3陶瓷，都具有一定的非线性特征，掺杂工艺可以改变其非线性系数的大小。但目前对于三氧化钨功能陶瓷的研究大多数以微米WO3为原料，采用普通电子陶瓷制备工艺，侧重改变掺杂元素及比例，观察对其电学行为的影响，而烧结工艺的改变对三氧化钨基功能陶瓷电学行为的影响却少见报道。本文采用自制纳米三氧化钨粉末为原料，制备了待烧结样品，通过淬火工艺得到三氧化钨功能陶瓷，并研究了淬火温度对三氧化钨功能陶瓷电学行为的影响。结果表明：较低温度淬火可以使样品的非线性系数提高到10.93，但随着淬火温度的提高，三氧化钨陶瓷的非线性系数快速下降，当淬火温度高于900℃时，样品的电学行为转变为线性特征，非线性系数约为1。

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钡钨电极

分类：钨业知识

发布于 2016年3月07日

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钡钨电极是一种高强度气体放电灯电极材料。它是爲了改变纯钨电极低发射电子能力，增加电子发生和电子电流密度，改善气体放电灯起辉速度，降低电极工作温度而制备而成的。它具有高的电子发射能力，低的逸出功，高的电子发射电子电流密度，良好的气体放电灯起辉速度，低的电极工作温度等优良特性。另外，该电极还是一种无放射性毒害，且具有抗中毒能力的电极。

钡钨电极

由于钡钨电极具有以上优良特性常被应用于光电子産品、航标标识、目标跟踪、舞台及舞厅效果显示、影视放映摄录、激光汞浦、医疗定位治疗光源及军事武器等领域。例如，因其具有低的逸出功（φ=1.6 ev），电流密度大（10A/cm2），啓动性能优良，能量输出大等特点，被广泛应用于HID灯中。另外，钡钨电极具有低的逸出功能，所以常被制成电真空及激光器件，其中电光源産品的电子发射性能可达到从低到高的重复频率（1~40次/秒）。使用钡钨电极制备而成的频闪灯，其啓动性能得到明显的提高，可以在低于市供电压（220V）的10%时正常使用。另外，由于该电极发生电流密度大，使得频闪灯的亮度增加15%左右。同时，钡钨电极制备的高频频闪灯的使用寿命长，可达500万次以上，且在使用中不会出现漏闪、连闪。

钡钨电极的形状可以根据用户的要求制作，其发射面可以制备形成端面圆弧型，圆锥形，平面等多种形状。

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钨铜粉末性能测试

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发布于 2016年3月07日

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钨铜粉末本身的性能将会直接影响到钨铜制品的最终使用性能，因此对钨铜粉末原料的测试就显得至关重要。目前来说，激光粒度分析、透射电镜分析以及热性能分析是主要的几种检测手段，接下来我们将从理论及工作原理两个方面对这几种性能检测方法进行简单的介绍和分析。

首先是激光粒度分析。其主要使用到的仪器就是激光粒度仪，它是通过颗粒的衍射或散射光的空间分布（即散射谱）来对颗粒的大小进行分析。该方法结合了夫琅禾费以及米氏散射理论，当一束波长为λ的激光照射在一定粒度的球形小颗粒上时，光束遭遇到阻挡，会发生衍射和散射两种现象。一般来说，当颗粒粒径小于10λ时，以散射现象为主，而当粒径大于或等于10λ时，以衍射现象为主。目前使用较为广泛的激光粒度分析仪通常以500-700nm波长的激光作为光源，对于粒径在5μm以上的颗粒分析结果相对比较准确。而对于粒径小于5μm的颗粒则通过数学上的米氏理论进行修正，这也就对亚微米或纳米级的颗粒的测量上有了一定的误差。此外，激光粒度分析的理论模型是建立在球形颗粒且单分散条件上的，因而对于颗粒的形状以及粒径的分布都会对粒度分析的最终结果产生较大的影响。颗粒形状越不规则、粒径分布越宽，所得出的误差也就越大。对于钨铜复合粉末来说，用水作为分散剂，加入无水乙醇进行研磨，经过30分钟的超声波清洗后分散在蒸馏水中进行粒度分析。

接下来介绍的是透射电子显微镜分析。透射电子显微镜（Transmission Electron Microscope，TEM）是一种高倍高分辨率的显微镜，相比于一般的光学显微镜，其以电磁场作为透镜，被广泛运用于超细颗粒、团聚体以及纳米级材料的观察与分析。另外，由于电子束的穿透力很弱，因此用于电镜的标本须制成厚度约50nm左右的超薄切片。这种切片需要用超薄切片机（ultra-microtome）制作。电子显微镜的放大倍数最高可达近百万倍。对于钨铜粉末来说，若样品厚度大于100nm则需要进行研磨并将粉末样品溶解在无水乙醇中，在进行超声波清洗后将分散好的悬浮液滴滴在带有碳膜的电镜铜网上，干燥后进行粉末形貌的观察。

最后是热性能分析，其指的是通过加热和冷却过程中物质所发生的吸热或放热反应以及质量的变化，物质组分进行分析鉴定。其中包括差示扫描量热分析仪（Differential Scanning Calorimetry，DSC），是测量材料内部与热转变相关的温度和热流的关系。DSC曲线上的熔融峰的形状可以反映出粒径分布，熔融焓可得出结晶度的信息。而热重损失分析（Themogravimentric Analysis，TGA）记录的是试样的质量变化和温度时间关系，通过TGA的分析可测量注射成型坯料在不同温度下的重量损失情况，并以此确定热脱脂的升温速率。

钨铜合金板

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