多元复合稀土钨电极的制备及其焊接特性研究

本论文采用机械混合法结合二段氢气还原成功制备出稀土掺杂钨粉。还原后的稀土钨粉冷等静压压制成钨棒后,采用中频感应烧结法制备出稀土钨电极。实验结果表明,制备的稀土钨粉,由于稀土元素的存在,降低了钨粉的粒度。稀土元素以稀土氧化物的形式存在。与垂熔法相比,采用中频感应烧结后的钨棒机械加工性能优异。电极成品率提高了5%,能耗则降低了60%以上。并且制成电极后的焊接性能得到了进一步提高。     

微量硅酸钠的掺杂机理及掺杂量对还原钨粉性能的影响

将微量硅酸钠以不同浓度的水溶液形式掺杂到蓝色氧化钨中并在相同的条件下还原成钨粉。结果表明,还原钨粉的粒度随硅酸钠掺杂量的增加而增加,少量掺杂还使还原钨粉的松装密度增加。对还原钨粉表面的扫描电镜及x射线光电子能谱分析结果显示,掺杂到蓝色氧化钨中的硅酸钠最终以Na_2SiO_3和SiO_2二种分子形式存在并以微粒状分布在还原钨粉的表面。掺杂微量硅酸钠还使还原钨粉中的二次颗粒增加。     

掺杂氧化铝对纳米钨粉烧结过程的影响

以碳热预还原和氢气深还原两步制备的纳米钨粉作为烧结原料,即先通过碳黑还原脱除三氧化钨中的大部分氧,再以氢还原脱除残留的氧。该方法制备的钨粉颗粒呈球形形貌,平均晶粒度可达90 nm。同时,向钨粉中掺杂质量分数为1%和2%的氧化铝,探究了氧化铝对钨粉烧结行为的影响。通过烧结样品的断口形貌和晶粒的平均尺寸分析发现,氧化铝对烧结后期的晶粒长大有明显的抑制作用,相同的烧结温度下晶粒的尺寸随着氧化铝含量的上升而减小。在1600 ℃时,纯钨粉烧结坯的晶粒平均尺寸为2.75 μm,但添加质量分数为1%和2%氧化铝的烧结样品晶粒平均尺寸约为1.5 μm,这是由于氧化铝能有效地抑制烧结后期的钨粉晶粒长大。纯钨粉和掺杂氧化铝钨粉的烧结坯的硬度随温度升高具有不同的趋势。掺杂钨粉烧结坯的硬度随着温度的升高而升高,且其最大值高于800 HV。但是,纯钨粉烧结坯的硬度随烧结温度增加而先增加后降低,在1400 ℃时取得最大值（473.6 HV）,这是由纯钨粉烧结坯的晶粒在高温下急剧长大所导致。在烧结温度为1600 ℃时,纯钨粉、掺杂质量分数1%和2%的氧化铝掺杂的钨粉的烧结坯的相对密度依次为98.52%、95.43%和93.5%。      

压煮法制备超细含钇钨粉的工艺研究

机械合金法和湿掺杂法制备含稀土元素的钨复合纳米粉末前驱体存在杂质引入、稀土元素偏聚等问题,导致颗粒均匀性差而影响合金性能。本研究采用压煮法制备含钇钨粉,探究了压煮温度、固液比对含钇钨粉粒径及均匀性的影响。结果表明,相比于湿掺杂法,压煮法改善了钇元素的分布形式进而达到细化钨晶粒的目的,在压煮温度为220℃、固液比为6 g/mL的工艺条件下制备得到的含钇钨粉粒径小且均匀性良好,其平均粒径可以达到0.25μm。     

三氧化钨氢还原时碱金属元素引起的钨粉超常规粗化现象

研究了锂、钠、钾在氢还原二氧化钨时引起产物钨粉超常规粗化现象的特点、差别。锂是使钨粉晶粒长大的最佳掺杂元素，当它的掺入量≥400×10－6、还原温度≥1000℃时，可以获得FSSS粒度达100μp的特粗结晶钨粉。     

溶胶-凝胶法制备稀土CeO2掺杂纳米钨粉的研究

以偏钨酸铵(AMT)、柠檬酸和硝酸铈为原料,用溶胶-凝胶法(sol-gel)制备稀土CeO2掺杂纳米钨粉。通过热重-差热(TG-DSC)、X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、比表面积法(BET)等测试手段对复合粉体的合成工艺、物相、颗粒形貌和粒径进行了分析。结果表明:当pH值为1时,还原后的粉体颗粒呈准球形,无团聚,稀土元素以CeO2形式存在且均匀地分布在钨粉中,平均颗粒粒径为80nm左右,满足制备高性能掺杂稀土氧化物亚微米结构浸渍阴极的要求。     

高性能等离子喷枪用多元复合稀土钨电极研制

本论文以"多元复合稀土钨电极及其制备技术"2008年国家技术发明二等奖为基础,采用喷雾干燥法并结合两段氢气还原成功制备出多元复合稀土掺杂钨粉。经过冷等静压压制、中频感应烧结后制备出等离子喷枪电极。实验结果表明,多元复合稀土的掺杂,降低了钨粉的粒度,进而提高了稀土在电极中元素的分布均匀性,稀土元素分布均匀性的提高降低了钨电极的烧损量,同时采用中频感应烧结制备的电极密度要大于垂熔烧结制备的电极。与目前使用的等离子喷枪电极相比,采用中频感应烧结制备的多元复合稀土钨电极抗烧损性能更好,电极寿命更长。     

掺杂钨原料性能分析和比较

掺杂钨丝粉末原料的特性,特别是钨粉粒度及其分布,钨粉中掺杂剂Si、Al、K的含量及分布状态,均对钨丝质量产生直接影响。本文重点对“A、B、C”三个厂家的粉末原料(APT、WO_3、掺杂WO_3、WO_2和钨粉)在生产过程中粒度及其分布进行了测定,对钨粉酸洗前后的掺杂剂的含量变化进行了测定,结果表明:APT(或WO_3)的粒度及其分布对最终掺杂钨粉的粒度及分布两者颗粒的大小之间并没有单值关系,无论用粗颗粒二氧化钨粉末还是细颗粒的三氧化钨粉末,依生产过程中还原制度的差异,     

纳米钨粉及其稀土钨材料的制备新工艺研究

采用"液氮预冻-冷冻干燥-两段还原"获得了纳米钨粉,研究了纳米钨粉制备过程的物相组成和形貌,采用“液液掺杂-冷冻干燥-两段还原-SPS”制备了纳米Ce-W发射材料,研究了粉末和材料的形貌、铈的分布和高温扩散、以及材料的表面性能,并测量了材料热发射性能。     

粉末粒度对钨深加工制品性能的影响

为了探明原料粉末对制品性能的影响规律,本文取同一批由蓝钨掺杂、还原并经 HF 酸洗的钨粉,用流态化分级方法将钨粉分成粒度不同的几组,在相同的深加工工艺条件下进行系统实验。对各组坯条及丝材的性能测试结果表明,不同粒度的钨粉其深加工制品的组织与性能有明显不同,并呈现较好的规律性。     

稀土钨电极材料的研究

钍钨电极具有放射性,其生产和使用过程中污染环境危害人类身体健康,因此需要新型电极产品加以替代,稀土钨电极焊接性能优良一直作为钍钨电极的替代产品而倍受关注,回顾课题组在稀土钨电极的研究历程,经过对单元稀土钨电极、二元复合稀土钨电极、三元复合稀土钨电极的研究,目前通过与北京钨钼材料厂合作,共同突破了多元复合稀土钨电极的工业化生产技术,实现了该类电极批量生产。     

Preparation and emission property of scandia pressed cathode

Scandia pressed cathodes were prepared by powder metallurgy method using mixed powder of scandia doped tungsten and barium-calcium aluminates obtained by different mixing methods.The element distribution uniformity greatly affected the emission property.The powder prepared by ball-milling had small particle size and uniform distribution of different elements.This kind of powder was favorable for the chemical reaction among Ba,Ca aluminates,scandia and tungsten to take place sufficiently to form active substance which can improve the emission property.The emission current density of the cathode prepared with ball-milling powder was about 8 times higher than that prepared by manually mixing method,4 times higher than Os coated M-type cathode.The higher content of the active substance on the cathode surface prepared by ball-milling led to the better emission performance of the cathode.     

铈与YG6硬质合金制备过程中富钙相的交互作用

在硬质合金的原材料仲钨酸铵(APT)粉末中添加Ca和稀土Ce元素,探讨稀土Ce元素与硬质合金制备过程中富钙相的交互作用。材料的物相组成、显微结构及成分分别通过X射线衍射仪、扫描电子显微镜及能谱进行检测与分析。结果表明:氧化钨还原过程中会产生CaWO_4和Ca_(4.26)W_(10)O_(30)两种富钙相,分布在钨颗粒内部和周围,使钨颗粒的棱角钝化,碳化后富钙相转变为Ca_(4.26)W_(10)O_(30)和CaC_2相,富钙相可急剧降低YG6硬质合金的性能;添加适量稀土Ce可降低富钙相对钨粉的影响,钨粉颗粒的棱角变得明显,颗粒尺寸变小且分布均匀,稀土Ce与富钙相发生反应生成Ce_(0.9)Ca_(0.1)O_(1.9)三元相;稀土Ce与富钙相的交互作用效果显著,与1%Ca-YG6硬质合金相比,1%Ce+1%Ca-YG6硬质合金的致密度、硬度和断裂韧性分别提高了7.8%,34.3%和67.8%。     

多元复合稀土钨电极研究

多元复合稀土钨电极是用于取代有放射性危害的钍钨电极的新一代绿色环保产品,笔者介绍了在深入的机理研究和性能测试基础上,设计筛选出了多元复合稀土钨电极的最佳成分,并对该成分的钨电极进行了产业化技术研究和工业生产考察,取得了圆满的结果。     

浅谈掺杂钨丝的多牌号技术

简要介绍了掺杂钨丝的多牌号的原理、分类方法、基本技术要求及在我国的应用     

稀土钨电极在金卤灯的应用研究

利用液-固混合法制备的含稀土氧化物的钨基合金材料,经加工制成小功率金卤灯电极,并组装成70W的金卤灯整灯。对不同电极材质的金卤灯测定发光特性,并进行分析对比,钨镝和钨镝钇合金电极的金卤灯的启动、防溅性能和抗腐蚀性能可达到钨钍合金电极的水平。     

液—固掺杂垂熔钨坯中改性元素的行为

对传统粉末冶金方法(液—固混合制成掺杂钨粉,经过压制、烧结、旋锻、拉拔等工序)制成的钨坯和钨丝,用扫描电子显微镜进行了断面及磨面分析。结果发现:在晶界孔穴内,元素Si和Al的含量丰富;在晶内孔穴内,除元素Si、Al外,还富集了元素K。只用钾泡理论解释改性元素改善高温钨丝的抗下垂性能是不够的,应以分子筛理论和SiO_2-Al_2O_3系统相图予以补充。     

Effect of scandia on tungsten oxide powder reduction process

Scandia doped tungsten powders were prepared by spray drying combined with two-step hydrogen reduction.The particle size of doped tungsten powder,powder morphology and doped tungsten matrix were characterized by scanning electron microscope,X-ray diffrac-tion and laser diffraction particle size analyzer,respectively.The reduction behavior of Sc2O3 doped tungsten oxide and the effect of Sc2O3 on the property of tungsten powder were studied by the temperature programmed reduction.The experimental results showed that the pre-cursor powders prepared by spray drying had spherical shape.The addition of Sc2O3 could decrease the reduction temperature of tungsten oxide.The scandia doped tungsten powder had sub-micrometer size in the range of 0.1 to1 μm and scandium distributed evenly in the powder.By using this kind powder,sub-microstructure cathode matrices with semispherical grains and homogenous distribution of scan-dium were obtained.     

稀土金属冶炼用新型钨钼材料的研制

本文从稀土金属冶炼用新型钨钼材料的研制着手,研究了添加几种微量稀土氧化物对钨钼材料高温、无保护性气氛下的抗氧化性。研究发现,微量稀土氧化物的添加,减慢了钨钼材料的氧化速度,较大地提高了钨钼材料的抗氧化能力。由于钨钼材料性能的改善,可使稀土冶金、玻璃、纤维等行业用的钨钼材料寿命延长、成本降低。研究表明,使用添加氧化铈、氧化钇、氧化镧的新型钨钼材料,可减少被提炼金属中的钨钼含量,使质量提高,品种上档次,满足日益发展的国内外稀土市场的要求。