钨铼合金电化学溶解及沉淀分离研究

针对钨铼合金废料,采用电化学溶解法使钨、钼、铼在氢氧化钠溶液中完全溶出,再采用氯化钙沉钨钼和氯化钾沉铼进行了电解溶液的选择性沉淀分离,研究并确定了钨铼合金废料电化学溶解和沉淀分离的适宜工艺参数。结果表明:槽电压2.5 V,NaOH浓度100 g·L~(-1),电解温度30～40℃,极距20～30 mm,钨铼离子总浓度控制在30～35 g·L~(-1)时,钨、钼、铼溶出率均大于99.00%,电流效率高达99.00%以上,钨钼铼废丝和钨铼边角料的电溶能耗分别为1.43和2.28 kW·h·kg~(-1),丝状废料较块状废料更好电溶。当反应温度80℃,CaCl_2用量为3倍理论用量,溶液OH~-浓度9.5 g·L~(-1),溶液W离子浓度为23.18 g·L~(-1),反应时间2 h时,钨、钼沉淀率分别为99.86%和99.55%,得到CaWO_4/CaMoO_4白色混合物沉淀,其SEM形貌主要为球形颗粒。经过上述2道工序后,钨、钼回收率分别达到98.86%和98.55%,且制得KReO_4白色晶体。     

从不同形式钨铼合金废料中回收铼的研究

铼作为一种稀有难熔金属,因具有独特的性能使其应用受到重视。在铼资源不足的情况下,从含铼废料中回收铼被认为是获取铼的重要途径之一。本工作选取粉末状、块状以及丝状3种不同形式的钨铼合金废料,进行火法回收铼的研究,对不同工艺参数下氧化焙烧、氨水浸出和蒸发结晶所得回收中间产物NH₄ReO₄和最终氢还原所得铼粉的性能进行表征。结果表明,钨铼合金废料的形式对铼的回收工艺条件和回收率有明显的影响,未合金化的钨铼合金粉末状废料及合金化后的块状和丝状废料回收时需采用不同的氧化温度,且在不同的温度下Re₂O₇有不同的挥发率,粉末状、块状以及丝状3种不同形式的钨铼合金废料回收所得铼粉的纯度分别为99.952%、99.939%和99.915%,铼的回收率分别为95.62%,94.57%和91.59%。     

粉末冶金W/Re合金靶材的显微结构及磁控溅射沉积性能

为了研制高品质W/Re合金靶材,采用机械混料、压制成形和真空烧结致密化工艺路线制备了纯钨及铼含量分别为1%、5%、10%(质量分数)的钨/铼(W/Re)合金,测试了W/Re合金的致密度、晶粒度及晶粒取向、磁控溅射沉积等性能。研究表明,W/Re合金致密度及纯度均随Re含量增加而逐渐提高,而晶粒逐渐细化。W/10%Re合金靶材晶粒尺寸主要介于10~40μm之间,W/Re合金晶粒随机分布,并未出现明显的择优取向,且其中小角度晶界(<10o)达85%以上,非常适用于磁控溅射镀膜。随着磁控溅射沉积压力的提高,W/Re合金薄膜的晶粒尺寸逐渐细化,镀膜表面平整程度逐渐提高,薄膜的厚度呈逐渐增加的趋势。镀膜在40.5o、58.6o、73.5o附近出现分别属(110)、(200)和(211)晶面的衍射峰,且随着沉积压力的升高,(110)晶面衍射峰逐渐减弱,而(200)晶面衍射峰则稍有增强。纯W靶材由于致密度及纯度偏低,而且晶粒较粗大,无法磁控溅射出完整理想的薄膜。     

抗震钨铼丝的研制

通过在氧化钨粉中添加铼酸铵的方法制得新型钨合金坯条，再经垂熔、旋锻和拉伸等工艺研制出高温抗震钨铼丝。经实验优选，钨中铼的最佳添加量为3％（质量分数）。所研制的灯用Φ0．02mm钨铼丝，其抗拉强度，延伸率，抗震和抗下垂性能均优于国内目前广泛使用的WAL1和WAL2钨铝丝。本工艺钨铼丝的尺寸偏差和表面质量达到GB4181-84标准的规定。从方坯条到成品丝的统计成品率，新工艺钨铼丝为88．7％，钨铝丝是88％。     

活性炭吸附高铼酸铵性质的研究

研究了活性炭吸附高铼酸铵的性质,在15℃时,测得高铼酸铵(NH4ReO4)的溶解吸热量为-44.34kJ/mol;15.5℃时,高铼酸铵的吸附放热量为53.31kJ/mol.两个数值比较,说明活性炭吸附高铼酸铵在常温下属于物理吸附.     

钨铼合金制备工艺及其热负载行为的研究现状

钨凭借其优异的性能,已成为核聚变堆面向等离子体材料的候选材料之一。在核聚变堆运行过程中,钨将面临高热负载辐照、高氢/氦等离子体辐照和高能中子辐照。其中,钨经中子辐照后会产生嬗变元素铼,随着核聚变反应的进行,这些元素将在钨中持续产生和积累,形成嬗变产物钨铼合金。因此,钨面向等离子体材料的热力学参数和耐热负载性能会发生变化,这将关系到钨面向等离子体材料的服役性能,甚至关系到反应堆的稳定运行问题。目前,由于在实验室条件下核聚变高能中子的产生受限,故而对嬗变产物钨铼合金的研究主要基于实验室制备的钨铼合金。本文综述了现阶段钨铼合金的主要制备工艺及其热负载行为,分析了钨铼合金热辐照行为中存在的问题,希望能为未来核聚变堆中钨面向等离子体材料的早日应用提供参考。     

贮氢合金RENi_(3.95-x)Mn_xCo_(0 .75)Al(0 .3)(x =0～ 0 .6)的相结构与高温电化学性能

针对电动车用大型动力Ni/MH电池工作温度较高的特点 ,系统地研究了Mn部分取代Ni对贮氢合金RENi3 .95-xMnxCo0 .75Al0 .3 相结构和高温 (6 0℃ )电化学性能的影响。结果表明 ,RENi3.95-xMnxCo0 .75Al0 .3(x =0～0 .6 )合金具有单一的CaCu5型LaNi5相结构 ,其晶胞体积随Mn含量的增加而增大 ;Mn的加入能有效地改善合金的高温活化性能和放电容量 ,但会加快合金的循环容量衰退 ,降低充放电循环稳定性 ;Mn含量在x =0 .3～ 0 .5时 ,合金具有较好的高温高倍率放电性能     

铸轧速度及镁含量对Al-50Si-xMg合金组织与性能的影响

采用立式双辊铸轧(VTRC)工艺通过不同的铸轧速度制备了不同镁含量[w(Mg)分别为0、5%、10%]的Al-50Si-x Mg合金,同时对所制备合金的微观组织和相组成进行了系统分析,并就初晶Si的中心偏聚以及板材的开裂、分层现象进行了详细的阐述。结果表明:当铸轧速度大于5 m/min时,合金中的初晶Si细小且分布均匀,并且Mg元素的加入会使合金的组织和性能得到进一步改善;但当铸轧速度为2 m/min时,板材心部将会出现由初晶Si的中心偏聚引起的开裂分层现象;当铸轧速度为30 m/min,w(Mg)=10%时,Al-50Si-x Mg合金中初晶Si的尺寸能从16. 4μm减小到7. 0μm,此时合金的硬度达到最大值384 HV。     

时效与形变对Cu-Cr-Zr合金性能的影响

研究了时效参数和变形量对Cu 0 .3Cr 0 .0 48Zr合金组织和性能的影响。结果表明 :合金经 92 0℃× 1h固溶后 ,在 5 5 0℃时效可获得较高的电导率 ,在 5 0 0℃时效可获得较高的显微硬度。时效前加以冷变形可以加速时效初期第二相的析出 ,使合金的性能以较快的幅度上升 ,合金经 60 %变形后 5 0 0℃时效 0 .5h时 ,电导率和显微硬度分别可达 45 .96MS/m和14 2 .2HV ,而固溶后直接时效仅为 3 3 .95MS/m和 99.7HV。     

机械合金化和添加微量Y2O3对制备细晶钨合金

采用机械合金化、添加微量Y2O3和冷等静压、液相烧结工艺制备Ф25mm的晶粒度为3～4μm的细晶93W-4.9Ni-2.1Fe(质量分数%,下同)合金棒材,研究粉末机械合金化、添加微量Y2O3、烧结温度和保温时间对合金棒材烧结致密化和显微组织的影响。结果表明:在1480℃液相烧结时钨晶粒发生明显球化,在此温度下降低保温时间对控制钨晶粒长大有较大影响,保温时间为30min时,钨晶粒尺寸为5～8μm;保温时间为60min时,钨晶粒为8～10μm。添加微量稀土氧化物Y2O3可以进一步有效地抑制晶粒的长大,降低合金的钨晶粒尺寸和提高组织均匀性,在1480℃烧结60min时,钨晶粒为3～4μm,而且晶粒尺寸分布更均匀。     

铂钨合金电沉积的研究

以氯铂酸铵、钨酸钠和柠檬酸等组成镀液,研究电流密度、络合剂与钨的摩尔比、镀液温度等工艺条件对铂钨合金电沉积的影响.结果表明:在实验条件下,电流密度的增大和络合剂用量的升高都会引起Pt-W合金镀层中的钨含量增大,但随着络合剂用量的升高,获得光亮合金镀层的电流密度范围变小.铂钨电沉积温度控制在(65±2)℃较合适.     

B元素对某Ni3Al基高温合金的微观组织和力学性能的影响研究

由于Ni₃Al基高温合金具有抗蠕变强度大、耐腐蚀、抗氧化等优异的高温性能。作为多组元的金属间化合物，合金组分的变化会直接影响到Ni₃Al基高温合金的性能表现。为优化合金成分，获得最佳的合金性能，研究了晶界强化元素B含量变化对Ni₃Al基高温合金组织和性能的影响。结果表明，合理控制B元素含量，能够增加合金的持久时间和塑性。当B元素含量在0.012%～0.021%时，合金在1 100℃的拉伸性能和1 050℃/100 MPa及1 100℃/60 MPa的持久性能达到最佳。     

Ni含量对(BiSbSn)xNi钎料电阻率及抗拉强度的影响

研制开发高温无铅软钎料一直是钎焊领域中的一大难题,熔点为270℃左右的Bi5Sb8Sn钎料的电阻率及抗拉强度有时因达不到要求而使其应用受限。本文通过在Bi5Sb8Sn钎料中添加不同含量Ni形成新型(BiSbSn)xNi四元合金,以改善Bi5Sb8Sn合金的电阻率和抗拉强度。结果表明:尽管随着Ni含量的提高,(BiSbSn)xNi钎料合金的性能下降,但当w(Ni)2%时,钎料合金的电阻率最小,为2.13×10-6Ω·m;当w(Ni)1%时,钎料的抗拉强度最高,为44.26 MPa,相对基体提高了将近10%。     

成分及工艺参数对NdFeAl快淬合金性能的影响

目前熔体旋淬(即快淬或急冷)技术已广泛用于软磁、硬磁非晶、纳米晶合金的制备,很多研究表明合金成分及快淬工艺参数(如辊面速度)对合金性能有重要影响。G Ausanio等研究了快淬Nd90 -xFexAl10 合金性能与成分和工艺参数的关系。母合金用99 99%纯金属在Ar气氛中电孤炉熔炼,并在Ar气氛中单辊快淬成薄带。检测了薄带尺寸及组织结构结果如下表所列。样品名成分宽度/mm厚度/ μm辊面速度/m·s- 1 形貌晶粒尺寸/nmAl Nd55Fe35Al1 0 2 2 5 3 5 非晶基体中有极少量结晶体40A2 Nd55Fe35Al1 0 4115 2 5结晶10 0B1Nd50 Fe4 0 Al1 0 2 2 5 3 5 …     

Al含量对WC-Fe合金的组织与性能的影响

本文以WC-50%Fe合金为研究对象,采用元素粉末添加方式,研究了Al含量为0%、3.5%、5%、6.5%(文中含量均为质量分数)对WC-Fe合金的组织和性能的影响规律;并对烧结过程中550℃保温处理对合金组织的影响进行了探讨。结果表明:随Al含量的增加,WC平均晶粒尺寸从3.0μm减小到2.4μm,基体相分布更加均匀;出现的Al_2O_3和Fe_3W_3C的含量与合金制备过程中碳含量有关,随Al含量的增加,合金中碳含量增加,Al_2O_3含量增加,Fe_3W_3C含量降低;在550℃进行保温处理后,可以有效避免合金出现变形和膨胀;随Al含量的增加,合金抗弯强度略有提高,从2 100 MPa提高至2 300MPa;而合金的硬度大幅度增加,从51 HRC增加至61 HRC。     

粉末冶金W/Re合金靶材的显微结构及磁控溅射沉积性能

为了研制高品质W/Re合金靶材,采用机械混料、压制成形和真空烧结致密化工艺路线制备了纯钨及铼含量分别为1%、5%、10%(质量分数)的钨/铼(W/Re)合金,测试了W/Re合金的致密度、晶粒度及晶粒取向、磁控溅射沉积等性能。研究表明,W/Re合金致密度及纯度均随Re含量增加而逐渐提高,而晶粒逐渐细化。W/10%Re合金靶材晶粒尺寸主要介于10~40μm之间,W/Re合金晶粒随机分布,并未出现明显的择优取向,且其中小角度晶界(10o)达85%以上,非常适用于磁控溅射镀膜。随着磁控溅射沉积压力的提高,W/Re合金薄膜的晶粒尺寸逐渐细化,镀膜表面平整程度逐渐提高,薄膜的厚度呈逐渐增加的趋势。镀膜在40.5o、58.6o、73.5o附近出现分别属(110)、(200)和(211)晶面的衍射峰,且随着沉积压力的升高,(110)晶面衍射峰逐渐减弱,而(200)晶面衍射峰则稍有增强。纯W靶材由于致密度及纯度偏低,而且晶粒较粗大,无法磁控溅射出完整理想的薄膜。     

时效温度对Ti-5Al-4Zr-10Mo-3Cr钛合金微观组织及力学性能的影响

研究了Ti-5Al-4Zr-10Mo-3Cr合金经过β相区固溶(880 ℃)、不同温度时效(540~620 ℃)处理后次生α相(α_s)析出形貌及其对力学性能的影响。结果表明:随着时效温度由540 ℃升高至620 ℃,合金中析出α_s相片层厚度由0.030 μm增加到0.142 μm,屈服强度由1353 MPa降低至1074 MPa,断后伸长率由2.5%升高至11.4%,即时效析出的微米级片层α_s能够显著调控合金的力学性能。此外,时效温度升高使合金的拉伸断裂由沿晶脆性断裂为主转变为韧窝穿晶为主的韧性断裂方式。Ti-5Al-4Zr-10Mo-3Cr合金时效析出的片层状α_s相的厚度大于0.1 μm,合金的断后伸长率≥6%。当时效温度为600 ℃时,合金的硬度为387 HV10,抗拉强度为1182 MPa,伸长率为8.5%,具有良好的强塑性匹配。     

W-Ni-Fe合金微观组织与冲击性能研究

在不同混料时间相同烧结工艺下制备了两件钨合金。采用金相显微镜、扫描电子显微镜以及能谱技术对两件钨合金的微观组织以及成分进行了表征,并对其进行了冲击性能测试。微观组织观察表明两件钨合金晶粒形貌、尺寸差别不大,钨颗粒晶粒尺寸介于10⁵0μm。微区成分测试表明两件样品钨颗粒微区成分基本相同,而粘结相区差别较大。混料时间较长的钨合金粘结相区W元素含量较高,Ni、Fe、Co元素含量较低;而混料时间较短的钨合金微区成分正好相反。冲击韧性测试表明混料时间较长的钨合金冲击韧性明显降低。冲击断口显示混料时间较长的钨合金粘结相区撕裂棱较短,而混料时间较短的钨合金粘结相区撕裂棱较长。     

Al含量对一种高W铸造高温合金组织与持久性能的影响

以不同Al含量的高W铸造高温合金K416为研究对象,对不同Al含量合金在975℃/240 MPa条件下的持久性能和室温基体显微硬度进行了测试。结果表明:随着Al含量的提高,合金的持久寿命和显微硬度均呈下降趋势,Al含量中限和高限合金在975℃/240MPa条件下的持久寿命低于技术条件规定值。进一步的组织表征结果表明:当Al含量为5.60%(质量分数,下同)时,合金中仅有极少量α-W相和初生M_6C型碳化物析出。随着Al含量提高至6.20%,合金中α-W相和初生M_6C型碳化物的面积分数由0.08%提高至2.1%,同时γ/γ′共晶的面积分数由12.6%提高至21.8%。Al含量的提高对合金晶粒、枝晶、MC型碳化物以及γ′相的尺寸和形貌影响不大。硬脆的初生M_6C型碳化物的大量析出以及固溶强化元素W的消耗是其持久性能降低的主要原因。同时,对不同Al含量K416合金的持久断裂机制也进行了讨论。     

高温高强钨铼合金Gleeble热力模拟试验方法探讨

钨铼合金具有高熔点、高强度、高硬度、高再结晶温度等特点,作为结构材料广泛应用在特殊高温领域。针对采用Gleeble热力模拟试验机研究新型钨铼合金材料的高温热变形行为,存在热电偶焊接困难、钨铼合金强度高于碳化钨压头等问题,通过埋线法和耐高温无机胶固定热电偶,采用粉末热压烧结工艺制备碳化锆颗粒增强钨基复合材料作为高温高强压头进行解决,获得了钨铼合金在1 500 ℃、应变速率1s-1时压缩真应力 真应变曲线。该方法可用于测量钨铼合金真实高温强度,为钨铼合金工业生产过程中的热变形工艺参数确定提供准确数据。