直流电弧空气等离子体炬阴极材料的烧蚀研究

空气等离子发生器中阴极材料的烧蚀行为直接影响阴极寿命,阴极材料和工作环境不同是影响阴极烧蚀的重要因素.通过直流电弧空气等离子体炬切割实验,研究了两种切割电极用阴极材料(Hf和Ag)烧蚀行为,采用扫描电镜(SEM)深入分析了阴极烧蚀机制.发现在同等条件下,Hf阴极的烧蚀量和烧蚀率远低于Ag阴极,Hf阴极的抗烧蚀性能较好.随着工作时间间隔的延长,Hf阴极和Ag阴极的烧蚀率都会降低,并且在连续工作时间大于60 s后,两种阴极材料的阴极烧蚀率都逐渐趋于一定值.分析表明,阴极烧蚀量的大小主要取决于阴极液化区域的大小以及液体或气体溅射量的大小,在工作环境下,阴极的导热性和电子逸出功对阴极的烧蚀量都有着至关重要的影响.在影响阴极烧蚀性能诸因素中,阴极材料的电子逸出功占据主导地位,为主要因素;阴极材料的导热性和熔点占据次等地位,为次要因素.     

浸渍钡钨阴极用钨粉的研究

采用钨粉分选工艺和高温还原的方法制备了浸渍钡钨阴极用钨粉。通过扫描电子显微镜(SEM)、Simple-PCI软件对钨粉的微观结构和粒度分布进行了分析。结果表明:机械搅拌和超声分散相结合的分散效果优于单纯机械搅拌,可使钨粉粒径分布窄化,但不能改变颗粒形貌。经1650℃还原1h高温氢还原处理后的钨粉颗粒有利于均化粒径、改善颗粒球形度,满足浸渍钡钨阴极基体用钨粉的要求。     

W-Ni-Sr电极烧蚀形貌研究

制备了W-Ni-Sr钨合金电极材料, 分析了W-Ni-Sr电极烧蚀失效后的形貌, 并探讨了钨合金电极材料的优化方向。结果表明, 电极的击穿和烧蚀主要发生在钨酸盐相, 烧蚀后仅发生Ni₁₇W₃和Sr₃WO₆两相的消耗, 没有新相产生; 主要是低熔点组分发生熔化、溅射, 沉积在电极表面, 导致电极表面形貌改变, 从而影响发射均匀性; 改善材料的组织均匀性和减小晶粒度可有利于钨合金电极使用性能的提高。     

炭纤维增强树脂炭复合材料的烧蚀性能

采用等离子烧蚀方法研究了炭纤维增强树脂炭复合材料的烧蚀性能,并对其烧蚀表面形貌进行扫描电镜现察。结果表明,材料取向对其烧蚀性能有很大影响。     

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。     

钨铜合金表面粗糙度对抗电弧烧蚀性能的影响

将纯W、纯Cu和W70Cu30合金分别进行机械磨光、电解抛光和机械抛光后获得3种不同的表面状态,在专有设备上模拟电触头材料的电弧烧蚀过程,通过扫描电子显微镜观察首击穿烧蚀形貌。结果表明:通过机械抛光获得的表面粗糙度最小,对于W70Cu30合金可达到0.044μm,电解抛光次之,机械磨光最大;随表面粗糙度降低,W70Cu30合金的击穿场强逐渐增大,烧蚀区域趋于规整化,烧蚀产物增加,烧蚀坑的分布更加集中,纯W、纯Cu也表现出相同的现象;在本实验条件下材料表面粗糙度在0.2~0.3μm时,其抗电弧烧蚀性能最好。     

W-Cu材料的显微结构对电弧阴极斑点的影响

采用扫描电子显微镜观察了W-Cu复合电弧阴极材料首击穿后的表面形貌,研究了复合阴极材料微观结构对阴极烧蚀形貌和阴极斑点运动的影响。结果显示:纳米材料的阴极斑点分布在较为分散的面上,而且阴极表面烧蚀比较轻微,而常规材料的阴极斑点局域在个别点上,阴极表面烧蚀比较严重。分析表明:这是由于不同微观结构的W-Cu复合材料中的相界所占比例不同,阴极表面上相邻相界之间的平均距离不同,引起阴极表面的阴极斑点运动的难易程度不同,从而导致不同的烧蚀形貌。     

掺杂氧化铈钡钨阴极的结构和发射性能的研究

采用CeO2与钨粉机械混合,制备了满足大功率微波器件要求的高性能掺杂CeO2钡钨阴极,利用扫描电镜、压汞仪等测试手段分析了阴极的微观结构.用水冷阳极二极管检测了阴极的发射性能.研究表明,掺杂CeO2钡钨阴极孔径分布较窄,为0.4～3.6um,平均孔径为2um.在阳极正常工作温度1050。C下,掺杂CeO2钡钨阴极的直流发射电流密度和脉冲发射电流密度分别为6.33,17.48A·cm-2,明显优于传统钡钨阴极,满足大功率微波器件要求.     

C/C复合材料烧蚀性能的研究进展

C／C复合材料是一种良好的抗烧蚀和耐高温结构材料,广泛地应用于航天航空各领域。在此,作者综述了C／C复合材料烧蚀性能的测试方法、烧蚀机理、烧蚀模型以及抗烧蚀的研究状况。     

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。     

灯内钨电极激光焊应用研究

通过焊接处外观、电子显微组织、焊接牢度、弯折强度及制灯后的使用情况,对比研究灯内钨电极激光焊和电阻焊两种焊接方法的优劣,探讨研究了灯内钨电极激光焊取代电阻焊的可行性。结果表明:激光焊接方法的焊接处外观质量良好,未出现明显表面焊接破损;激光焊焊接处的热影响区小、晶粒较小,焊接牢度较电阻焊更稳定,焊接处弯折强度与母材弯折强度相当,高于电阻焊焊接处弯折强度。激光焊质量、生产效率显著高于电阻焊,验证了灯内钨电极激光焊取代电阻焊的可行性。     

钨热电子发射材料的研究进展

钨热电子发射材料主要用作微波管、阴极射线管、等离子体装置和电子束设备的阴极，是电子产生的源泉，它的研究与应用已有多年历史。本文详细阐述了钨热电子发射材料的种类、性能特点、发射机制及其应用，总结了它们的发展历史和研究进展，提出了目前钨热电子发射材料的几个研究方向。稀土氧化物-钨热电子发射材料具有优越的发射性能，并可解决W-ThO2阴极材料的放射性污染，对综合性能更优的复合稀土氧化物，钨热电子发射材料需要进一步深入研究。随着纳米技术的发展，纳米复合氧化物，钨热电子发射材料是目前钨热电子发射材料研究的热点。在发射过程中，如何保证发射电流的稳定性、均匀性是热发射研究的又一个研究方向。     

纳米钨粉制备浸渍阴极基体的研究

采用常规钨粉、纳米钨粉和掺杂氧化钪纳米钨粉制备了浸渍阴极。利用扫描电镜、压汞仪等测试手段分析了阴极基体的微观结构,用水冷阳极二极管检测了阴极的发射性能。研究表明,采用纳米钨粉制备的阴极基体具有比常规阴极基体更细微的显微结构,阴极的直流发射电流密度为4.6 A/cm2,而常规阴极为4.13 A/cm2。掺杂氧化钪后,阴极的发射性能明显提高,其直流发射电流密度为5.31 A/cm2。     

钨热阴极发射机制的研究进展

综述了钨热阴极发射机制研究进展,系统回顾了历史上先后出现的单原子层偶极子理论、半导体模型、动态表面发射中心理论等热电子发射传统理论,分析了每一种理论的特点以及不足。介绍了钨热阴极发射理论的新进展,重点介绍了镧钨阴极的纳米微粒子(薄膜)理论和钪钨阴极的发射理论。提出现阶段进行热电子发射理论研究的必要性,指出发射机制研究是热电子发射材料一个重要的研究内容。     

超高压汞灯钨电极质量改进研究

超高压汞灯电极成形后的热处理工艺是保证液晶投影仪产品最终质量的关键。文章从超高压汞灯电极真空热处理全过程的升温与时间关系的探讨分析,寻求最佳的处理工艺。研究结果表明:(1)真空热处理有效解决了超高压汞灯电极高温成形组织粗大、分布不均匀的情况,有效改善了显微组织;(2)真空热处理能有效清除电极内所含有的杂质气体和表面脏物,有效提高了超高压汞灯寿命和光色一致性。     

10kA稀土电解炉钨阴极堆焊技术研究

针对10kA稀土电解炉上插钨阴极腐蚀消耗严重无法焊接再利用行业技术难题。探索特殊的补焊工艺和参数,解决堆焊处熔接效果不理想,在热应力作用下熔接面易产生裂纹,导电性能差,通过大电流易发红,强度低容易断裂,焊接部位在低于1000℃条件下即出现熔化现象,加速腐蚀,溶体掉进炉内影响金属质量等技术难题,实现10kA稀土电解炉钨阴极焊接再利用。     

钨行业加强监管的几点思考

通过对我国钨行业监管现状的分析,指出了钨行业在资源开发、行业监管中存在的矛盾和问题,强调对钨行业监管要有清醒的认识,探讨了今后钨行业加强监管的途径。     

耐震钨丝特性及应用

研究了高钾掺杂钨丝、加钴掺杂钨丝和加铼掺杂钨丝的高温特性和耐震性能 ,进行了应用试验 ,指出了生产耐震灯泡时选用钨丝应注意的问题。     

阴极铜粒子的几项防治措施在生产中的应用

结合生产实践,针对铜电解精炼过程中出现的各种类型的阴极铜粒子的现象,从阳极、电解液、装槽质量和添加剂等角度出发,分析各种生产因素对阴极铜长粒子的影响,提出了相对应的处理办法及预防措施,使得电铜质量和纯度得到进一步的提高。