高密度鎢合金是一種以W為基體，同時加入少量的Ni，Fe等元素組成的合金。由於鎢合金的高密度、高輻射屏蔽能力及環保無毒性，常被製造成鎢合金屏蔽件廣泛應用於醫療及工業當中。靜液擠壓工藝相比與旋鍛工藝是鎢合金屏蔽件目前較為有效的變形強化工藝。如表1所示為靜液擠壓與旋鍛93W合金的力學性能數據，表2所示為靜液擠壓變形量與合金的動態抗拉強度、靜態抗拉強度、延展率之間的關係曲線。

在變形量基本相同的條件下，精液擠壓工藝對鎢合金的變形強化效果明顯好於旋鍛工藝。靜液擠壓後鎢合金的靜態抗拉強度、動態抗拉輕度、動態抗壓強度均高於旋鍛鎢合金；而靜液擠壓鎢合金的延伸率要高於旋鍛鎢合金；同時其硬度變化梯度較小，這表明鎢合金在靜液擠壓時，鎢合金的微觀組織變形均勻，同時鎢顆粒與粘結相中產生的微觀損傷較少，從而使得其變形強化效果強於普通的旋鍛工藝。

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以下為稀土摻雜鎢酸鈣多晶粉的製備及其上裝換性能的研究總結。

本課題採用高溫固相法分別製備了Zn_0.1Ca_0.9WO₄：Ho³⁺/Yb³⁺、Zn_0.1Ca_0.9WO：Tm³⁺/Yb³⁺及Zn_0.1Ca_0.9WO₄：Ho³⁺/Tm³⁺/Yb³⁺多晶，對其進行結構表徵及發光性能研究，具體結論如下： 

(1) 確定了Zn_xCa_（1-x）WO₄多晶的最佳基質成分為Zn_0.1Ca_0.9WO₄，即鋅鈣比為1:9；通過高溫固相法合成Zn_0.1Ca_0.9WO₄多晶的最佳工藝條件為燒結溫度1000℃，燒結時間3h。XRD測試表明稀土離子的摻雜並沒有改變Zn_0.1Ca_0.9WO₄基質的晶格結構。隨著稀土離子濃度的增加，Zn_0.1Ca_0.9WO₄：Ho³⁺/Yb³⁺多晶和Zn_0.1Ca_0.9WO₄：Tm³⁺/Yb³⁺多晶紫外吸收邊均先紅移後藍移，說明稀土離子濃度過大會使晶格內部能量增加，阻礙自由電子躍遷，不利於上轉換發光。 

(2) Zn_0.1Ca_0.9WO₄：Ho³⁺/Yb³⁺多晶在545nm和659nm處有明顯的綠光和紅光發射峰，分別對應Ho³⁺離子的⁵S₂,⁵F₄→⁵I₈和⁵F₅→⁵I₈能級躍遷。固定Yb³⁺離子濃度為4mol%時，隨著Ho³⁺離子濃度的增加上轉換發光強度先增大後減小，當Ho³⁺離子濃度為0.4mol%時上轉換發光強度最強。Ho³⁺離子濃度對紅綠光比例影響顯著，Zn_0.1Ca_0.9WO₄：1.0mol%Ho³⁺/4mol%Yb³⁺多晶的紅綠光比例接近1:1。通過螢光壽命分析，綠光和紅光的衰減時間分別為67µs和106µs。功率曲線測試表明上轉換綠光和紅光均為兩光子能量傳遞過程。 

(3) Zn_0.1Ca_0.9WO₄：Tm³⁺/Yb³⁺多晶在475nm處有明顯的藍光發射峰，在650nm處有微弱的紅光發射峰，分別對應Tm³⁺離子的¹G₄→³H₆和¹G₄→³F₄能級躍遷。固定Tm³⁺離子濃度為2mol%時，隨著Yb³⁺離子濃度的增加上轉換發光強度先增大後減小，當Yb³⁺離子濃度為6mol%時上轉換發光強度最強。Yb³⁺離子濃度對藍紅光比例影響顯著，Zn_0.1Ca_0.9WO₄：2mol%Tm³⁺/5mol%Yb³⁺多晶的藍紅光比例最大。通過螢光壽命分析，藍光衰減時間為82µs。功率曲線測試表明上轉換藍光以三光子能量傳遞過程為主。 

(4) 通過無相互作用正交實驗製備了一系列Zn_0.1Ca_0.9WO₄：Ho³⁺/Tm³⁺/Yb³⁺多晶並對其發光性能進行研究。結果表明適當降低Tm³⁺離子濃度有利於上轉換三色光強度的增加；減小Ho3+離子濃度能使上轉換綠光強度降低，紅光和藍光強度增加，有利於調節藍綠紅三色光比例。隨著泵浦功率的增加上轉換藍綠紅三色光發光強度均有不同程度的增加，但同時三色光比例變大。 

(5) 在正交實驗結果的基礎上製備了Zn_0.1Ca_0.9WO₄：0.6mol%Ho³⁺/0.5mol%Tm³⁺/4mol%Yb³⁺樣品，上轉換發光測試結果表明藍綠紅三色光比例接近1:1:1，CIE座標計算結果為(0.35,0.37)，在白光區域範圍內。功率曲線測試結果表明上轉換藍光主要為三光子能量傳遞過程，上轉換綠光為兩光子能量傳遞過程，上轉換紅光同時存在兩光子和三光子能量傳遞過程。

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高密度鎢合金是一種以W為基體，同時加入少量的Ni，Fe等元素組成的合金。由於其具有高密度、高輻射屏蔽能力、無毒環保性、較好的強度與韌性配合成為製造輻射屏蔽件的理想材料，在核工業及核醫療中有廣泛的應用。靜液擠壓技術是一種先進的變形加工工藝，特別是在脆性材料變形強化方面具有很大潛在優勢。鎢合金經靜液擠壓後其變形強化效果是非常明顯的。和通常的鎢合金變形強化工藝即旋鍛工藝相比，靜液擠壓工藝對鎢合金變形強化的優勢主要體現在兩個方面，其一是在變形量相同的條件下，靜液擠壓後鎢合金的強度要高於經旋鍛處理後鎢合金的強度；其二是在靜液擠壓工藝下，特別是合理地選擇擠壓工藝參數後，鎢合金的變形能力相對而言得到了很大幅度的提高，即對靜液擠壓工藝而言，僅一次擠壓就能使鎢合金獲得60%~80%的變形量；而鍛造工藝，當一次變形量超過20%時廢品率就會大大提升。因此，靜液擠壓工藝是鎢合金目前最為有效的變形強化工藝。

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對Ho³⁺、Tm³⁺、Yb³⁺摻雜鎢酸鈣Zn_0.1Ca_0.9WO₄多晶進行無相互作用正交實驗，並對所得樣品進行上轉換穩態發射光譜測試，CIE座標計算及功率曲線分析，最後提出上轉換發光機理。具體結論如下： 

（1）通過上轉換穩態發射光譜測試，並對正交結果進行分析，得出稀土離子濃度改變對藍綠紅三色光發光強度的影響規律。Tm³⁺離子濃度改變對上轉換藍光發射強度影響較大，Ho³⁺離子濃度改變會影響上轉換綠光發射強度，上轉換紅光發射強度主要受到Tm³⁺、Yb³⁺離子濃度的影響。適當降低Tm³⁺離子濃度有利於上轉換三色光強度的增加；減小Ho³⁺離子濃度能使上轉換綠光強度降低，紅光和藍光強度增加，有利於調節藍綠紅三色光比例。 

（2）分析了泵浦功率對藍綠紅三色光發光強度的影響。隨著泵浦功率的增加上轉換藍綠紅三色光發光強度均有不同程度的增加，但同時三色光比例變大。因此泵浦功率的增大雖然能提高發光強度，但不利於上轉換白光的輸出。 

（3）根據正交實驗分析結果，對摻雜稀土離子濃度進行調節，實現上轉換白光輸出。製備了Zn_0.1Ca_0.9WO₄：0.6mol%Ho³⁺/0.5mol%Tm³⁺/4mol%Yb³⁺樣品，上轉換發光測試表明三色光比例接近1:1:1，CIE座標計算結果為（0.35,0.37），在白光發光範圍內。 

（4）對Zn_0.1Ca_0.9WO₄：0.6mol%Ho³⁺/0.5mol%Tm³⁺/4mol%Yb³⁺樣品進行功率曲線測試。測試結果表明上轉換藍光主要為三光子能量傳遞過程，上轉換綠光為兩光子能量傳遞過程，上轉換紅光同時存在兩光子和三光子能量傳遞過程。上轉換發光機理表明藍綠紅光分別由Tm³⁺離子的¹G₄→³H₆躍遷，Ho³⁺離子的⁵S₂，⁵F₄→⁵I₈、⁵F₅→⁵I₈能級躍遷產生的。藍光、綠光和紅光發光過程均為連續能量傳遞過程。

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