以下為稀土摻雜鎢酸鈣多晶粉的製備及其上轉換性能研究中Ho³⁺濃度對Zn_0.1Ca_0.9WO₄：Ho³⁺/Yb³⁺多晶吸收光譜的影響。

Zn_0.1Ca_0.9WO₄：Ho³⁺/Yb³⁺多晶在300nm左右紫外吸收峰強度直線下降，可以把此處作為紫外吸收邊。隨著Ho³⁺離子摻雜濃度的不斷提高，Zn_0.1Ca_0.9WO₄：Ho³⁺/Yb³⁺多晶的紫外吸收邊不斷紅移，但當Ho³⁺離子濃度達到2mol%時，吸收邊逆轉發生藍移。此現象可由Zn_0.1Ca_0.9WO₄多晶的晶格缺陷解釋。根據第三章中對基質材料的分析，少量Zn²⁺離子的摻雜並沒有改變CaWO₄晶體原有的體心四方結構，Zn²⁺離子只是取代了晶格中Ca²⁺離子的位置。同樣，摻雜Ho³⁺離子和Yb³⁺離子佔據了Zn²⁺離子或Ca²⁺離子的位置，多餘的正電荷由Zn²⁺離子或Ca²⁺離子的空位缺陷補償。吸收邊的移動與離子極化能力有關，不同離子的極化能力如表所示。

由表可以看出，Ho³⁺、Yb³⁺離子的極化能力比Zn²⁺離子和Ca²⁺離子強。稀土離子的摻雜使Zn_0.1Ca_0.9WO₄多晶中WO₄^2-基團極化度增加，電子雲變形性增大，自由電子躍遷所需能量減少，因此自由電子更易發生躍遷產生紅移現象；當Ho3+離子濃度過大時，會使Zn_0.1Ca_0.9WO₄：Ho³⁺/Yb³⁺多晶內部能量急劇增加，自由電子被束縛在價帶很難發生能級躍遷，因此吸收邊發生藍移。 

Zn_0.1Ca_0.9WO₄：Ho³⁺/Yb³⁺多晶的紫外吸收邊先紅移後藍移，當Ho³⁺離子濃度為1.0mol%時，吸收邊紅移至最大，此時更易發生自由電子的能級躍遷，有利於上轉換發光強度的提高。

 

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以下為稀土摻雜鎢酸鈣多晶粉的製備及其上轉換性能研究中Ho³⁺濃度對Zn_0.1Ca_0.9WO₄：Ho³⁺/Yb³⁺多晶吸收光譜的影響。

固定Yb³⁺離子濃度為4mol%，摻雜不同Ho³⁺濃度的Zn_0.1Ca_0.9WO₄：Ho³⁺/Yb³⁺多晶紫外-可見吸收光譜如圖所示。

由圖可知，Zn_0.1Ca_0.9WO₄：Ho³⁺/Yb³⁺多晶的紫外-可見吸收光譜掃描範圍為200~800nm。從圖中可以看出，Zn_0.1Ca_0.9WO₄：Ho³⁺/Yb³⁺多晶在452nm、545nm和649nm處有明顯的吸收峰，這是Ho³⁺離子不同能級之間的電子躍遷產生的，分別對應Ho³⁺離子的⁵I₈→⁵G₆、⁵I₈→⁵S₂和⁵I₈→⁵F₅能級躍遷。 


 

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由於電離輻射對人體有損傷作用，過量的輻射照射會對人體產生危害。因此，在發展和利用核能與核技術的過程中對輻射安全與防護的問題給予特別的重視。傳統的輻射防護材料是鉛，然而隨著核技術的廣泛應用，在實踐中人們發現：鉛作為輻射防護材料有很多弊端，比如會產生二次韌致輻射，硬度比較差，同時鉛本身是重金屬污染源，很可能在使用過程中造成重金屬中毒。因此，尋找一種安全可靠的防護材料對於從事放射性工作人員的安全至關重要。

如圖所示，鎢-鎳合金與鉛材料屏蔽性能比較。μ的大小與γ射線的能力及吸收介質密度ρ等因素有關。密度愈大，單位體積中原子、電子數越多，γ射線照射量率衰減得就愈快，γ射線線衰減係數μ就愈大。由圖所示，鎢-鎳合金作為新型輻射材料於傳統的鉛屏蔽材料相比具有很多的優勢，它不產生二次韌致輻射，硬度大而且同樣的屏蔽效果厚度僅為鉛的2/3，鎢-鎳合金是理想的替代鉛的屏蔽材料。

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以下為稀土摻雜鎢酸鈣多晶粉的製備及其上轉換性能研究-稀土離子摻雜Zn_0.1Ca_0.9WO₄樣品XRD表徵分析。

採用高溫固相反應法製備了Zn_0.1Ca_0.9WO₄：2mol%Tm³⁺/6mol%Yb³⁺、Zn_0.1Ca_0.9WO₄：0.4mol%Ho³⁺/4mol%Yb³⁺和Zn_0.1Ca_0.9WO₄：2mol%Tm³⁺/0.6mol% Ho³⁺/8mol% Yb³⁺等稀土離子摻雜的樣品，並對所得樣品進行X-射線衍射分析，XRD譜圖如圖所示。

由圖可以看出，與鎢酸鈣標準PDF卡片對比，特徵峰全部出現，並且沒有出現雜峰，可見稀土離子及鋅離子的摻雜並沒有影響基質材料的體心四方結構。這是由於摻雜的稀土離子及鋅離子用量較少，極化能力比鈣離子大，且鈣離子的半徑比較大，這就導致晶胞大小沒有發生大的改變，因而晶格結構沒有發生變化。 

 

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高密度材料在醫療器械、安檢設備、航空航太及娛樂休閒等領域具有廣泛的應用和發展潛力。特別是迅速發展的醫療領域和和核電領域，作為防高能射線屏蔽材料，高密度物質受更高的關注。

在高密度物質中，鉛是廣泛且成功應用於防輻射的材料。然而。鉛在加工、運輸與使用等過程中，都會有鉛塵散發，產生潛在危害。因此，迫切需要一種環境友好、密度高的材料來替代鉛材料。鎢是一種化學性質很穩定的金屬，密度高達19.4g/cm3，是理想的防輻射材料。但是鎢金屬硬度高、熔點高、脆等性質限制了其應用。鎢複合材料是由兩種物質混合而成的新興材料: 聚合物作為填料，並與90%以上的鎢粉混合，例如，97%的鎢粉填充尼龍材料，最終產品的密度可高達13g/cm3。 因此，優化高密度含鎢複合材料能夠成為鉛屏蔽材料的理想替代物，在於鎢複合材料的高密度性質，可採用注塑的方法來加工，成本低、形狀複雜，具有無可比擬的優勢。

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以下為稀土摻雜鎢酸鈣多晶粉的製備及其上轉換性能研究中不同烧结条件上转换发光测试。

稀土離子的上轉換發光性能與工藝條件密切相關。首先在控制燒結溫度為1000℃時，改變主反應時間分別為2h、3h、5h。其上轉換光譜如圖所示。

由圖可以看出，當燒結時間為3h時，發光強度最強。這是由於當燒結時間為2h時，原料沒有完全反應，雖然合成了Zn_0.1Ca_0.9WO₄多晶，但其晶格發育不完整，沒有形成發光中心，不利於稀土離子的能級躍遷；當燒結時間為3h時，Zn_0.1Ca_0.9WO₄多晶晶格完全形成，發光中心隨之形成，上轉換發光增強；當燒結時間為5h時，晶粒自發長大反而破壞發光中心，上轉換發光強度減弱。因此最佳燒結時間為3h。隨後我們對燒結溫度進行研究。控制燒結時間為3h，改變燒結溫度為900℃、1000℃和1100℃，對所得樣品進行上轉換發光測試，如圖所示。 

燒結時間為3h時，上轉換發光強度隨著溫度的升高先增大後減小。當溫度為1000℃時，發光最強。這是由於當溫度為900℃時，雖然形成了Zn_0.1Ca_0.9WO₄晶格，保持了很好的體心四方結構，但發光中心沒有完全形成，不利於稀土離子的能級躍遷，故上轉換發光強度較弱；當溫度為1000℃時，發光中心完全形成，聲子能量低，有利於稀土離子能級躍遷而發光；當溫度為1100℃時，由於溫度過高反而破壞了發光中心，上轉換發光強度減弱。因此最佳燒結溫度為1000℃。

根據以上分析結果，確定高溫固相法合成Zn_0.1Ca_0.9WO₄多晶的最佳工藝條件為：燒結時間3h，燒結溫度1000℃。

 

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影響鎢銅觸點材料的因素主要有以下幾點：

1.結構尺寸。理論上，鎢銅觸點的結構尺寸越大，其抗電弧燒蝕性能就越強，因其在使用中的能量比較分散。實際使用中，因開關電器結構的限制，其尺寸不可能做得很大。近年來，有人研究出了插入式觸點、中空觸點等，不僅使得觸點材料的散熱加快了，而且觸點在燒蝕後仍能保持較好的接觸狀態。

2.製造工藝。現在中國的鎢銅觸點製造商普遍使用的製備方法是熔滲法（混粉、壓制、燒結）。其中，不同的在於是否有採用預燒鎢骨架熔滲工藝。相比較，採用了該工藝製備的鎢銅觸點的性能比較理想。近年來，國外已經採用了更先進的製備工藝以提高觸點的使用壽命，比如，電弧熔煉法、燒結軋製工藝、纖維強化法等，但中國對於這些新工藝的使用還處在實驗室階段。

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用廣泛，主要用於微電子材料、電加工電極、軍用耐高溫材料、高壓開關用電工合金等，做為零部件和元器件廣泛應用於航空航太、電子電力、機械、冶金、體育器材等行業。

鎢銅觸點結合了金屬鎢和銅的優良特性。其中，鎢的熔點高，密度大；銅的導電、導熱性能優越。
鎢的熔點：3410℃；       銅的熔點：1080℃；
鎢的密度：19.34g/cm3；    銅的密度：8.89 g/cm3；
鎢銅合金成分範圍：WCu7~WCu50；

鎢銅觸點注模法是製作鎢銅合金的一種比較常用的方法。鎢銅觸點注模法是將均勻粒度為1-5微米的銅鎢粉和鎳粉或鐵粉與粒徑為0.5-2微米的鎢粉和5-15微米的鎢粉混合，再混進25%-30%的有機粘結合劑（如石蠟或聚甲基丙烯酸醋）注模，用蒸汽清洗和照射法除往粘合劑，在氫氣中燒結，獲得高密度鎢銅合金。

 

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鎢銅觸點是由具有優良性能的鎢和銅組成的觸點材料，鎢的耐高溫特性是其最重要的優點之一，而其導電性能隨著銅含量的增加而改善。
鎢具有熔點高、硬度高、沸點高、強度高、熱膨脹係數小等特性。
銅具有良好的導電、導熱性和較好的延展性等特性。

鎢銅觸點的性能如下所列：
具有高比重、高熔點、高硬度、高沸點、高強度；
具有優良的短弧性能；
具有良好的導熱性和良好的導電性能；
具有較小的熱膨脹係數；
具有優良的耐電弧燒蝕性；
具有良好的抗熔焊性；
具有高溫不軟化的特性；
具有良好的可加工性；
具有一定的塑性和較好的高溫強度。
在3000℃以上的溫度下，鎢銅合金中的銅會液化，蒸發掉，並吸收大量的熱量，從而降低觸點材料的表面溫度，因此，這類材料也叫做金屬發汗材料。 

 

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鎢銅觸點具有銅和鎢的優良性能，比如，高熔點、高沸點、高密度、較低的蒸汽壓、良好的導電性、優良的導熱性、耐電弧侵蝕、抗熔焊性能和易於加工等，可用在高中的低、高壓開關等電器和部分儀錶中，充當接觸材料。近年來，隨著開關等電器的更高容量和需承受更高電壓的要求，人們對鎢銅觸點的技術性能要求也不斷地提高了。而隨著鎢和銅的成本的上漲，觸點材料的成本也大幅上漲了，因此，需要研究出較好地生產工藝以降低成本。

鎢銅觸點不僅可以用於強電和弱電，也可以用於直流電，其用於直流電，要求其在直流條件下，從觸點的一方到另一方的材料轉移要小。鎢銅材料在觸點上的應用最大，尤其是含銅量在20％～40％的鎢銅材料，其主要用作中、高電壓和中、大電流的開關等電器中，如輸電網的保護斷路器觸點和其他觸點。含15％～20％銅的鎢銅觸點可用在電壓高達50萬V或更高的斷路器上。



 

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