硬質合金文丘裏噴嘴是根據Berboulli射引力原理，用合理的幾何曲面參數設計，從而形成大流量的迴圈，同時還具有防止堵塞的噴射孔。文丘裏效應的原理則是當風吹過阻擋物時，它把氣流由粗變細，在阻擋物的背風面上方埠附近氣壓相對較低，形成一個“真空區”從而產生吸附作用並導致空氣的流動。當高速的液體經過噴嘴時帶動其周圍的液體進入噴射形成迴圈，這部分液體與泵出的溶液混合從而提高了迴圈的溶液總量，噴嘴能產生4:1 的流率比率，所以裝有混流噴嘴的小型泵能用於大容量的流體循環，而節省各方面的能耗。硬質合金文丘裏噴嘴具有精確的影響葉片角度，可以使得噴霧液滴分佈均勻，從而得到極佳的覆蓋面還可應用於廢氣脫硫、除塵、氣體冷以及各種領域的氣體流量測量標定。

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金屬材料是早期水煤漿噴嘴最常用到的一種材料。金屬材料具有良好的韌性和抗熱疲勞性能，通過熱處理的方法可以進一步改善它的性能，提高硬度和強度。此外，金屬材料水煤漿噴嘴工作時承受的是水煤漿的低角度沖蝕，磨損機理主要為塑性變形和微觀切削，在實際運用中金屬材料製作的水煤漿噴嘴通常沖蝕磨損嚴重，使用壽命較短。而硬質合金屬於脆性材料，它的韌性和抗熱衝擊性能比金屬材料低，且其加工工藝性差，不適合製作複雜結構的噴嘴。

在實際應用中，通常把硬質合金製成環狀或塊狀鑲嵌在噴嘴某些磨損嚴重的部位上，如美國、加拿大等國所使用的Y型噴嘴以及我國的撞擊式多級水煤漿霧化噴嘴都是在噴嘴容易磨損的部位鑲上硬質合金。硬質合金水煤漿噴嘴的使用壽命普遍在1000h以上，是目前水煤漿噴嘴的首選材料。此外，硬質合金水煤漿噴嘴的磨損主要有晶粒脫落、脆性斷裂和研磨損傷，並且硬質合金中的Co含量越高，其沖蝕磨損率越大，所以應該選用Co含量少或者沒用高硬度粘結相合金或者直接粉末冶金鑄造。

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水煤漿是70年代興起的新型煤基液體燃料，由65%的煤、34%的水和1%的化學添加劑，經過一定的工藝流程加工而成，其灰分及含硫量低，燃燒時火焰中心溫度較低，燃燒效率高，煙塵、SO₂及NOX排放量都低於燃油和燃煤。許多國家基於長期的能源戰略考慮，將其作為以煤代油的燃料技術進行研究、開發和儲備，且已實現商業化使用。而硬質合金水煤漿噴嘴則是水煤漿燃燒器的重要組成部分，為了使水煤漿燃料能得到有效燃燒，關鍵是要實現燃料霧化良好。

根據燃料的性質以及對於霧化品質的要求不同，所採用的噴嘴形式也不盡相同。按照噴嘴霧化的形式來分可分為氣力式、機械式、旋杯式以及超聲波式。其結構的合理性決定了水煤漿的霧化效果，其材料的抗磨、抗熱衝擊性能則決定噴嘴的使用壽命，並直接影響水煤漿應用的經濟性和安全性。水煤漿噴嘴材料通常有金屬材料、硬質合金材料和陶瓷材料。根據以往對煤磨損試驗結果，當材料硬度Hm＞1.56Ha（雜質硬度）時，即軟磨料磨損，磨損量小，即Hm＞2030（Hv）。水煤漿噴嘴材料選擇有幾種：金屬材料、硬質合金、陶瓷等。

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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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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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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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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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以下是稀土三摻鎢酸鈣Zn_0.1Ca_0.9WO₄：Ho³⁺/Tm³⁺/Yb³⁺多晶上轉換發光機理。

根據Zn_0.1Ca_0.9WO₄：Ho³⁺/Tm³⁺/Yb³⁺多晶的上轉換穩態發射光譜和功率曲線分析，結合稀土離子的能級分佈圖，提出了Zn_0.1Ca_0.9WO₄：Ho³⁺/Tm³⁺/Yb³⁺多晶的上轉換發光機理，具體機理如圖所示。

由圖可知，上轉換藍光的發光過程以Tm³⁺/Yb³⁺三光子能量傳遞過程為主。Zn_0.1Ca_0.9WO₄：Ho³⁺/Tm³⁺/Yb³⁺多晶上轉換藍光激發機理如下：首先 Yb³⁺離子受到980nm光源激發，由基態能級²F_2/7躍遷到激發態能級²F_5/2，處於激發態能級的Yb³⁺離子不斷將能量傳遞給Tm³⁺離子，使Tm³⁺離子由基態能級³H₆躍遷到³H₅能級，並無輻射弛豫到³F₄能級，至此第一次能量傳遞過程結束。然後處於激發態能級的Yb³⁺離子第二次將能量傳遞給Tm³⁺離子，使Tm³⁺離子由³H₅能級躍遷至³F_2,3能級，並無輻射弛豫到³H₄能級，至此第二次能量傳遞過程結束。最後處於激發態能級的Yb³⁺離子第三次將能量傳遞給Tm³⁺離子，使Tm³⁺離子由³H₄能級躍遷至¹G₄能級， ¹G₄能級的Tm³⁺離子再向基態能級³H₆躍遷，輻射出475nm波長的上轉換藍光。 

上轉換綠光發光過程是Ho³⁺/Yb³⁺的兩光子能量傳遞過程。Zn_0.1Ca_0.9WO₄：Ho³⁺/Tm³⁺/Yb³⁺多晶上轉換綠光激發機理如下：首先 Yb³⁺離子受到980nm雷射器的激發，由基態能級²F_2/7躍遷到激發態能級²F_5/2，處於激發態能級的Yb³⁺離子不斷將能量傳遞給Ho³⁺離子，使Ho³⁺離子由基態能級⁵I₈躍遷到⁵I₆能級。然後處於激發態能級的Yb³⁺離子再次將能量傳遞給Ho³⁺離子，使Ho³⁺離子由⁵I₆能級躍遷至⁵S₂,⁵F₄能級。最後Ho³⁺離子由⁵S₂,⁵F₄能級向基態能級⁵I₈躍遷，輻射出545nm左右的上轉換綠光。 

上轉換紅光是由Ho³⁺離子和Tm³⁺離子共同發出的，Ho³⁺離子紅光發射為兩光子能量傳遞過程，Tm³⁺離子紅光發射為三光子能量傳遞過程。具體過程如下：當Ho³⁺離子吸收能量被激發到⁵I₆能級後，通過無輻射弛豫躍遷到5I7能級，處於⁵I₇能級的Ho³⁺離子再次吸收Yb³⁺離子傳遞的能量躍遷至⁵F₅能級；或者當Ho³⁺離子與Yb³⁺離子通過兩次能量傳遞處於⁵S₂,⁵F₄能級後，無輻射弛豫到⁵F₅能級。最後處於⁵F₅能級的Ho³⁺離子都向基態能級⁵I₈躍遷，發射出659nm左右的上轉換紅光。Tm³⁺/Yb³⁺上轉換紅光的發光機理與藍光類似，處於基態能級的Tm³⁺離子通過三光子能量傳遞被激發到¹G₄能級後，由¹G₄能級向³F₄能級躍遷輻射出660nm波長的上轉換紅光。

 

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聚鎢酸鈉又名偏鎢酸鈉，它的的物理性質如下所示：化學式：Na₆O₃₉W₁₂，分子量：2968，密度：3.1g/cm3，CB號：CB1128947，CAS號：12141-67-2。
聚鎢酸鈉因其密度高、無毒、易配製及可循環利用等優點,在許多領域都被廣泛的應用，例如地質學、土壤學及海洋生物學等領域密度分離研究中得到廣泛應用。在地質學中主要應用于礦物及沉積岩的分離,爲微細粒純礦物的分離提供了一條新途徑。在土壤學中主要應用于分離土壤中的團聚體大顆粒、有機質及腐殖酸等。而在海洋生物學中主要應用于分離古微生物以及有機質。且利用聚鎢酸鈉溶液進行密度分離具有操作流程簡單、效果穩定等特點,更重要的是不改變被分離物質的物化性能。

 

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鎢酸亞鐵是一種鎢酸鹽，它的物理性質如下所示：化學式：FeO₄W，分子量：303.6826g/mol, 單一同位素質量爲：303.865527g/mol，準確質量爲：303.865527g/mol，PubChenm號：22178528。另外 FeO₄W可以通過水熱法制取。
而鎢酸鹽是指陰離子含鎢酸根（WO₄ ^2-）或聚鎢酸根（W₇O₂₄ ^6-）的鹽。其中有些鎢酸鹽是以水合物的形式存在，溶液呈强鹼性，而有些爲難溶性。另外鎢酸鹽中除鹼金屬、銨和鎂鹽外，大部分不溶于水。
常見的鎢酸鹽有鎢酸鹽(Na₂WO₄·2H₂O)、鎢酸鈣(CaWO₄)、鎢酸鈷(CoWO₄)、鎢酸鎘(CdWO₄)、鎢酸亞鐵(FeWO₄)、鎢酸銨[(NH₄)6W₇O₂₄·6H₂O]和鎢酸鋅(5ZnO·12WO₃)等。鎢酸鹽常用于功能材料，例如，鎢酸鈣是重要的X射綫發光材料，鎢酸鹽也可以用于製備染料、顔料等、陶瓷材料、催化劑、顔料、防腐劑和防火劑等。

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