W-Ni-Sr电极材料固-液掺杂法制备工艺研究

采用了固-液掺杂法制备W-Ni-Sr电极材料,研究了复合粉的成分、形貌/物相,以及材料的烧结工艺对材料微观组织的影响,对比了固-固掺杂法制备W-Ni-Sr电极材料的组织和硬度、电导率和热导率,探讨了钨合金电极材料的优化方向。结果表明：固-液掺杂法制备的W-Ni-Sr复合粉,大部分颗粒大小在1μm以下,Ni和Sr元素在其中分布比较均匀。复合粉具有较好的烧结性能,烧结后钨酸盐均匀弥散分布在钨晶界和晶内,阻碍了晶粒的长大,电极材料的晶粒细小。固-液掺杂比固-固掺杂所制备的钨合金电极材料组织更均匀、细小,性能更好。     

复合稀土钨电极研究

测试了几种稀土钨电极的焊接性能,并对其组织结构进行了分析,深入探讨了稀土在不同电极中的作用机理。发现高温下稀土相形状将发生改变,毛细管现象只在电极开始工作时存在。由于传输速率和蒸发速率不同,铈钨电极头部出现贫稀土,侧面形成环状富集;1:2:1镧铈钇电极侧表面富稀土;1:1:3镧铈钇电极表面出现融熔;稀土通过融熔的钨传输到表面;从而保持电极的形状不变和电弧的稳定。     

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。     

稀土钨电极在高强度气体放电灯中的应用研究

通过对单元稀土钨合金材料和多元稀土钨合金材料的研究及稀土钨电极的制备,并组装成不同功率的照明金卤灯和汽车金卤灯,测定其发光性能,经对比分析,可知用稀土钨电极的灯的主要性能达到钍钨电极灯的水平,能部分取代传统的有放射性污染的钍钨电极,实现环保条件和材料性能的双替代。     

特种钨合金电极材料制备工艺及组织性能研究

制备了W–Ni–Ca、W–Ni–Sr、W–Ni–Ba三种钨合金电极材料,研究了三种钨合金电极材料的组织性能。结果表明:W–Ni–Ca电极材料难烧结,组织不均匀,性能较差;W–Ni–Ba在烧结过程中生成的钨酸钡熔点较低,对电极抗烧蚀性能不利;通过对三种电极材料进行比较分析,认为W–Ni–Sr具有最佳的组织和性能。     

钨电极材料研究进展

对当前钨电极材料进行了分类，对不同稀土钨电极的使用性能进行了简单介绍。同时对几种典型稀土钨电极的制备及研究进展进行了详细综述，并介绍了钨电极的应用及发展情况。     

电触头用Cu-W合金的微观组织及抗烧蚀机理研究

通过熔渗法制备了真空断路器触头用Cu-70W, Cu-80W和Cu-90W（%,质量分数）合金,并通过激光烧蚀实验测试其抗烧蚀性能。通过实验验证及建立传热-流场耦合数学模型探究了Cu-W合金激光烧蚀过程,并解释了其抗烧蚀机理,阐明了W含量及激光功率对合金烧蚀行为的影响机制。计算和实验结果表明,激光能量沿光斑中心向外呈高斯分布,合金中靠近光斑中心和远离光斑中心的区域由于受热量递减会分别蒸发和熔化。Cu-W合金局部受热熔化,激光加热区域附近将出现沿区域中心向外发散的温度梯度,显著影响周围流场,使中心高温气流向四周低温区域流动,从而使合金熔体飞溅。通过仿真计算及实验验证,发现W的烧蚀深度约为50μm,远低于Cu的烧蚀深度（>100μm）,表明高熔点的富W相可以通过减小烧蚀深度来显著提高Cu-W合金的耐烧蚀性。计算与实验结果呈现较高的匹配性,这将有助于数学模型在合金激光加工领域的应用。     

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。     

W-Ni-Fe高比重合金断口形貌研究

通过对W-Ni-Fe高比重合金力学性能差别很大的两组断口形貌进行分析,在一些高比重合金钨颗粒内发现有W-Ni-Fe的沉淀相,该沉淀相对合金力学性能的提高有益。沉淀相形成主要与成分配比以及烧结后期的真空处理有关。断口形貌可以反应高比重钨合金的烧结状况,而材料的力学性能与合金断口形貌又有很明显的对应关系,因此,要获得很高的力学性能,烧结及热处理工艺是十分重要的工序。     

钨合金的开发和应用现状

简单叙述了钨合金的特点,介绍了钨及钨合金在耐震钨丝、复合稀土钨电极和军事上的穿甲弹、钨子弹、药型罩的开发和应用。     

镍添加量对W-Ni-Sr电极材料组织和性能的影响

采用粉末冶金工艺制备W-Ni-Sr电极材料,采用光学显微镜和扫描电镜/能谱分析研究了W-Ni-Sr电极材料组织形貌和晶粒大小的变化,测试了材料的密度、硬度、电导率和热导率。研究了镍添加量（0～5%）对W-Ni-Sr电极材料组织性能的影响。结果表明,Ni对电极材料起到活化烧结的作用,添加1%镍即可使材料相对密度达97%以上;然而镍添加量增多,会增大材料的逸出功,对电极材料的电子发射不利,同时降低材料的熔点、电导率、热导率,对抗烧蚀性能不利。综合分析认为,镍的最佳添加量为1%。     

不同FeO含量的炉渣对焦炭侵蚀作用的研究

模拟了高炉中不同FeO含量的炉渣对焦炭侵蚀作用的影响.结果表明:随着炉渣中FeO含量的增加,焦炭气孔壁的破坏逐渐加剧,焦炭的微观结构受到破坏.利用SEM扫描及能谱分析可知,铁元素已侵蚀到焦炭内部,因此炉渣中FeO含量的变化对焦炭的侵蚀影响不可忽视.     

Effect of sintering temperature on morphology and arc erosion properties of La-Ni-O ceramic and its composites

Ceramic LaNiO3 samples were prepared by solid state reaction method at different sintering temperatures. It was found that the resultant was not ABO3 perovskite single phase but dual phase La2NiO4 and NiO, and the percentage of the two phases varied with sintering temperature. Ceramics sintered at 1400 ℃ were well crystallized and the phase ratio of La2NiO4 was the maximum. The surface morphology observed by scanning electron microscopy (SEM) indicated that the grains of the ceramics sintered at 1400 ℃ were uniform and compact, which were in agreement with the properties of high density and low electrical resistivity of the samples. X-ray diffraction (XRD) patterns of ceramics before and after arc erosion indicated their high structural stability, which resulted in the good arc erosion resistance properties for silver-based electrical contact materials. The contact materials prepared with the ceramic sintered at 1400 ℃ exhibited better mass transition and arc erosion resisting properties.     

不同表面处理条件下身管烧蚀研究

通过模拟发射试验对表面镀铬、氮碳共渗两种表面处理条件下的身管进行了烧蚀模拟测试,研究在模拟工况下身管烧蚀情况.镀铬身管由于镀铬层固有的脆性,且受到高温高压火药气体的冲击作用,铬层内易产生显微裂纹,裂纹扩展至铬层与基体界面处,并沿着镀层与基体界面扩展,从而导致镀层剥落.氮碳共渗身管在烧蚀过程中,表面产生大量较深且较宽的裂纹,裂纹直接贯穿到基体使基体严重地被火药燃烧气体腐蚀,从而导致身管失效.在上述研究基础上,提出了两种不同处理方式下身管的失效模式.     

Effects of microstructure on the erosion

The effects of microstructure on the erosion of Al-Si alloys by 40 μm Al₂O₃ particles were investigated. The impact angle dependence of the erosion rate of Al and the Al-Si alloys exhibited the ductile signature, whereas that for pure Si showed the brittle signature. The eroded surface of pure Al was characterized by craters, lips, overlaps and folds, and platelets; that for pure Si exhibited complex radial and lateral cracking at the impact site. At shallow impact angles these features were elongated in the direction of the tangential component of the velocity in both materials. The measured erosion rates of the Al-Si alloys were found to be in accord with an inverse rule of mixtures based on pure Al and pure Si; better agreement was, however, obtained if pure Al and the eutectic were taken as the two constituents for the hypoeutectic alloys, and pure Si and the eutectic for the hypereutectic alloys. The microstructure size had two effects: (a) scaling with respect to the impact damage zone size and (b) an influence on the physical and mechanical properties which govern material removal. The present results are considered in terms of current models for the erosion of ductile and brittle materials. Formerly with the Department of Materials Engineering, Formerly with the Department of Materials Engineering,     

有害元素对Sialon结合SiC砖的侵蚀研究

对高炉炉身位用的SiMon结合SiC砖进行了高炉有害元素锌和碱金属氧化物在宝钢工况条件下的复合侵蚀机理研究,并分析了宝钢高炉有害元素富集和分布的特点。研究表明,有害元素在炉内会引起耐火材料发生变质和变形,对高炉生产顺行和长寿产雀不利影响。研究结果对合理控制有害元素的人炉标准,保证高炉获得长期的、最佳的经济效益有现实的指导意义。     

谷氨酸-纳米金-石墨烯修饰的离子液体碳糊电极测定水样中铅的研究

制备了谷氨酸-纳米金-石墨烯新型修饰电极, 并用该电极实现了水样中铅的灵敏测定。用电化学方法依次将石墨烯和纳米金电沉积在以N-丁基吡啶六氟磷酸盐为粘合剂和修饰剂的碳糊电极表面, 戊二醛通过共价键合连接谷氨酸, 制备了谷氨酸-纳米金-石墨烯修饰的离子液体碳糊电极。结果表明, 该电极表面存在的石墨烯和纳米金, 极大地提高了电极的电化学性能, 谷氨酸和石墨烯分别具有良好选择性和导电性, 使传感器对Pb²⁺的信号响应和选择性均得到提高。在最佳实验条件下, pH 5.3的醋酸盐缓冲溶液中, 铅离子的浓度在1.0 × 10^-9~ 4.0 × 10^-6 mol/L范围内与峰电流呈良好的线性关系, 检出限为3.0 × 10^-10 mol/L(3σ)。建立的方法应用于工业和生活废水、井水、雨水样品的测定, 测定结果与原子吸收光谱法的测定结果一致, 相对标准偏差在3.0%～3.8%之间。