鎢錸合金絲的性能指標

生產滿足電子槍、行波管、TCD熱絲、封裝測試探針卡客戶群使用要求的W-3Re鎢錸合金絲：

1）鎢錸絲中錸的分佈均勻，錸含量波動範圍控制在30.15﹪；
2）坯條單重3Kg；
3）到直徑0.39mm，鎢錸合金絲成品率不低於75﹪；
4）鎢錸合金絲細絲的絲徑均勻。

與國內外同類技術比較

鎢錸合金絲的與國外知名公司性能參數比較：

性能參數名稱 國內公司 國外公司
錸元素分佈均勻性 均勻 均勻
絲材中錸含量 3﹪ 0.15 3﹪ 0.15
電阻率（室溫）cm 10 10～6 ＞10～6 10 10～6
b（49mg/200mm）MPa ＞2265 ＞2570
延伸率 ＞1.6 ＞3﹪
坯條單根重，kg 64 1.5

拉拔態合金鎢絲的晶粒結構為細長密排的纖維晶，再結晶晶粒結構為燕尾狀搭接的晶粒結構，晶粒長寬比大於12。
技術成果推廣後，產品得到國內外下游廠家用戶的認可，替代進口，產品綜合性能指標達到同類產品的國際先進水平。


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上世紀50年代後期以來，鎢錸合金在許多領域得到了成功的應用，例如高溫技術、電真空工業、燈泡工業、原子能工業、分析技術、醫療和化工等。與其他錸含量的鎢錸絲相比，摻雜W-3Re合金絲性能獨特，強度高，塑性好，摻雜W-3Re具有最高的再結晶溫度，2500℃，加之熔點為3360℃，在高溫技術、電真空工業、燈泡工業、原子能工業、分析技術、醫療和化工等領域用途廣泛，是不可多得、難以替代高溫材料之一。

但時至今日，我國很多領域用到的W-3Re合金絲仍然依賴進口，如顯像管電子槍、氣相色譜儀熱導檢測器、電真空行業的電子管、電子封裝測試用探針卡用鎢錸絲等。 W-3Re合金絲沒有批量國產化的主要原因有：一，鎢錸絲在加工過程中，加工硬化快，必須及時的進行退火處理，加工難度大；二、我國鎢絲行業的加工手段不夠豐富，投入研發資金不多，限制了研發速度。作為中國鎢絲業界的龍頭企業，廈門虹鷺由公司博士後工作站和國家鎢材料工程技術研究中心提出鎢錸絲研發項目課題，研究開發高性能的鎢錸合金絲，以滿足國內廣大用戶的需求，降低經營風險，豐富公司鎢絲產品種類。

應用領域和技術原理

應用領域：鎢錸合金絲主要用於電子槍、TCD熱絲、封裝測試探針卡等，由於合金中錸元素分佈的均勻性和加工難度高，產品大多依賴進口，本項目通過改進工藝水平和裝備水平，成功製備出鎢錸合金絲，並實現批量生產，滿足國內下游廠家的使用要求，替代進口鎢錸絲。

技術原理：鎢錸可以製備各種成分的合金，鎢錸合金與純鎢相比，合金中添加的錸元素在形變過程中，有利於攣晶的形成，減少了形變過程中堆垛層錯能，降低了位錯移動的晶界阻抗（佩爾斯－納巴羅應力），從而導致位錯遷移率增加，是合金表現為高塑性。鎢錸合金不均塑性好，而且強度、硬度高，這通常稱之為“錸效應”。由於錸效應，鎢錸合金具有一系列的優良性能，高熔點、高硬度、高強度、高塑性、高電阻率、高的熱電勢值、高的再結晶溫度、低的蒸氣壓、低的電子逸出功和低的韌脆轉變溫度等。鎢錸合金是高溫技術中優良的結構材料，在電子技術、熱力控制、現代核子技術和宇宙航行技術、測溫領域、儀器儀表、電器和其他尖端技術領域都得到了廣泛應用。


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高性能鎢錸合金的生產必須首先解決合金中錸元素的均質分佈，這是是鎢錸合金絲生產製備的核心技術；旋鍛開坯、退火和拉絲過程中的工藝參數和工藝的選擇是鎢錸合金絲熱形變加工的關鍵技術。

本項目的創新之處在於：

1）引入應用於醫療食品行業混料用的臥式摻雜鍋，採用兩次固液摻雜工藝，在保證錸元素加入量與均質分佈的同時，保證合金中鉀、鋁、硫元素含量在一定範圍內。

2）鎢錸合金中錸具有現在的固溶強化效果，合金加工硬化速度快，採用小壓縮比，相應退火點選擇，成功引入
3.7mm鎢桿氫氣保護高頻退火工藝和細絲的通電氫氣保護退火解決了退火過程中氧化作用導致的錸燒損和鎢絲燃燒現象的發生。

二次固液摻雜工藝，一次固液摻雜－酸洗工藝，保證合金中鉀、鋁和硫元素的含量在合金要求的範圍內；引入醫療食品用臥式摻雜鍋作為摻雜，30kg酸洗鎢粉和適量錸酸銨溶液經攪拌至乾燥，通過此工藝組合，保證了錸酸銨晶體包裹在每一個鎢粉顆粒表面均勻沉澱析出，使得材料在氫還原過程中即發生預合金化，為錸均質分佈的鎢錸合金絲提供前期的成分保證。

鎢錸合金中錸具有現在的固溶強化效果，合金加工硬化速度快，採用小壓縮比，相應退火點選擇，成功引入3.7mm鎢桿氫氣保護感應退火工藝和細絲的通電氫氣保護退火解決了退火過程中氧化作用導致的錸燒損和鎢絲燃燒現象的發生，確定了從17mm～2mg/200mm的整條鎢絲熱形變加工工藝，小壓縮比和7道次退火工藝組合，加工到直徑0.39mm鎢絲單根重量不小於2.8kg，達到了國際領先水平。


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鎢合金屏蔽件可以很好的保護人們，避免有害輻射。與 AMS 21014 和 ASTM B777 材料標准相符。鎢合金屏蔽件的運用如下；

1.放射性源盛放器

2.伽馬輻射屏蔽

3.屏蔽塊

4.石油鑽井設備

5.X射線瞄准儀

6.鎢合金PET 屏蔽件

7.癌症治療設備屏蔽

鎢合金材料的性能如下：

材料化學性能    90WNiFe    90WNiCu    92.5WNiFe    95WNiFe    95WNiCu
密度 (g/cm3)    17.1    17.0    17.5    18.0    18.0

硬度(HRC)    25    25    26    27    28

極限抗拉強度 (kpsi)    120    110    115    110    100

屈服抗拉強度 (kpsi)    85    75    80    80    75

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高性能鎢錸合金項目的作用意義（直接經濟效益和社會效益）

1）直接經濟效益：2008年，生產鎢錸絲1000萬米以上，粗絲總成品率高於75﹪；銷售收入200萬元，利潤50萬元；2009年，實現產業化。

2）社會意義：鎢-3錸鎢錸合金絲主要用於電子槍、TCD熱絲、封裝測試探針卡等，由於合金中錸元素分佈的均勻性和加工難度高，產品大多依賴進口，本項目通過改進工藝水準和裝備水準，成功製備出鎢錸合金絲，並實現批量生產，滿足國內下游廠家的使用要求，替代進口鎢錸絲，填補了國內空白，豐富了高端鎢產品的品種，促進我國向鎢深加工強國發展。

高性能鎢錸合金項目的推廣應用前景

本項目已實現批量生產，並實現良好的經濟效益，產品主要應用於電子槍、TCD熱絲、封裝測試探針卡等。近年來，我國的晶片集成生產飛速發展，我國逐漸成為晶片生產製造基地，封裝測試對測試探針卡的需求越來越強，為本專案封裝測試探針卡用鎢錸絲提供了廣闊的發展前景。

鎢錸合金優異的熱電特性和高的熔點，使得它成為接觸法測溫上限最高的材料，可測量2800℃的高溫。作為快速熱電偶，在冶金工業中利用鎢錸熱電偶測量鋼水和鐵水的溫度，在化學工業中則可用鎢錸熱電偶代替昂貴的鉑銠熱電偶。這樣既有利於大幅度地降低成本，又能為鎢錸合金開拓更廣泛的應用途徑。由鎢錸合金絲組合成的熱電偶，能測量的溫度上限接近富錸電極的熔點。同其他熱電偶比較，鎢錸熱電偶的輸出熱電勢最大，靈敏度最高，熱電勢隨錸含量的增高而提高。

由此，項目的完成實現了鎢-3錸鎢錸合金絲的批量生產，在下一階段，在鎢-3錸鎢錸合金絲製備技術的基礎上，通過設備改進和工藝探索，累積成功的經驗和資料，將為其他種類的鎢合金的後期研發奠定堅實技術，實現鎢-20錸和鎢-26錸鎢錸合金絲的批量生產，有步驟地擴展公司鎢錸合金產品的種類和產品品質，依靠技術儲備來提高公司競爭力和利潤，取代高端進口鎢錸絲。


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鎢合金注射器屏蔽件在醫療中常用作同位素示蹤法來監測藥物的功效的注射儀器。同位素示蹤法是利用放射性核素作爲示蹤劑對研究對象進行標記的微量分析方法。

同位素示蹤法（isotopic tracer method）是利用放射性核素作爲示蹤劑對研究對象進行標記的微量分析方法，示蹤實驗的創建者是Hevesy。Hevesy于1293年首先用天然放射性212Pb研究鉛鹽在豆科植物內的分布和轉移。繼後Jolit和Curie于'年發現了人工放射性，以及其後生産方法的建立（加速器、反應堆等），爲放射性同位素示蹤法的更快的發展和廣泛應用提供了基本的條件和有力的保障。

同位素示蹤所利用的放射性核素（或穩定性核素）及它們的化合物，與自然界存在的相應普通元素及其化合物之間的化學性質和生物學性質是相同的，只是具有不同的核物理性質。因此，就可以用同位素作爲一種標記，制成含有同位素的標記化合物（如標記食物，藥物和代謝物質等）代替相應的非標記化合物。利用放射性同位素不斷地放出特征射線的核物理性質，就可以用核探測器隨時追蹤它在體內或體外的位置、數量及其轉變等，穩定性同位素雖然不釋放射線，但可以利用它與普通相應同位素的質量之差，通過質譜儀，氣相層析儀，核磁共振等質量分析儀器來測定。放射性同位素和穩定性同位素都可作爲示蹤劑（tracer），但是，穩定性同位素作爲示蹤劑其靈敏度較低，可獲得的種類少，價格較昂貴，其應用範圍受到限制；而用放射性同位素作爲示蹤劑不僅靈敏度，測量方法簡便易行，能准確地定量，准確地定位及符合所研究對象的生理條件等特點：

放射性示蹤法靈敏度高，可測到10-14－10-18克水平，即可以從1015個非放射性原子中檢出一個放射性原子。它比目前較敏感的重量分析天平要敏感108-107倍，而迄今最准確的化學分析法很難測定到10-12克水平。
 

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鎢-3錸鎢錸合金絲主要用於電子槍、TCD熱絲、封裝測試探針卡等，由於合金中錸元素分佈的均勻性和加工難度高，產品大多依賴進口，本項目通過改進工藝水準和裝備水準，成功製備出鎢錸合金絲，並實現批量生產，滿足國內下游廠家的使用要求，替代進口鎢錸絲，主要應用於電子技術、高溫合金技術和航空航太技術等方面：

電子管材料常常受到溫度變化的影響和強烈的振動，電子管燈絲採用的鎢錸合金絲，成分範圍較寬。要求高溫抗下垂性能優異的燈絲，一般採用摻雜鎢-3錸鎢錸合金絲，要求低溫延展性好的燈絲，一般採用鎢-20錸和鎢-25錸鎢錸合金絲。人造衛星電子管要求長壽命、高可靠、抗振動，發射衛星時，電子管一般要承受5-8G的重力加速度， 燈絲材料需要鎢-3錸鎢錸合金絲作為燈絲才能滿足使用要求。

醫用治療機和工業探傷機的加速電子槍的加熱燈絲必須使用鎢錸合金絲，在保證性能要求的同時，滿足了長壽命要求。

高壓整流管的折疊式燈絲選用鎢錸合金絲製作，不脆、劈斷裂，整流管電參數一致性好。
鎢錸合金還應用于X－射線管陽極靶靶面，輻射效果好、抗電子衝擊性能好，焦徑損失小、焦點小、減小陽極角，是優良的旋轉陽極材料。鎢錸合金靶既具有鎢靶的高的穿透能力，又具有鉬靶單色性好的特點，在實際應用中，使用低電壓時，適用於不同厚度的軟組織、非金屬和輕金屬的軟X射線照片，具有良好的效果；使用高電壓時，具有與鎢靶相同的效果，作為靶材具有多用途。

電器開關常用許多觸點材料，入汽車喇叭觸點和點火觸點、電壓調節器觸點、電話機觸點等。在工作時，各對觸點相互摩擦和電火花腐蝕以及高頻次接觸等特點，觸點材料應滿足下如下要求，如材料的接觸電阻小、電弧的伏安特性小和侵蝕率小等，鎢錸合金用於觸點材料是近年來開發的新產品，其性能可以與鉑、銠等貴金屬觸點材料相媲美。

總之，鎢錸合金材料廣泛應用於電阻技術、熱力控制、現代核子技術、宇宙航行技術、高溫技術、儀器儀錶、電真空、電接觸和耐磨材料等領域。

高性能鎢錸合金項目的完成實現了鎢-3錸鎢錸合金絲的批量生產，但僅此一種型號的鎢錸絲無法進入高溫測溫熱電偶行業，在下一階段，在鎢-3錸鎢錸合金絲製備技術的基礎上，通過設備改進和工藝探索，累積成功的經驗和資料，將為其他種類的鎢合金的後期研發奠定堅實技術，實現鎢-20錸和鎢-26錸鎢錸合金絲的批量生產。


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鎢錸熱電偶是60年代發展起來的一種高溫熱電偶，有鎢/(鎢-26錸),(鎢-3錸)/(鎢-25錸),(鎢-5錸)/(鎢-26錸)和(鎢-5錸)/(鎢-20錸)等。長期使用溫度為2000～2400℃，短期使用最高可達3000℃。在低溫熱電偶中，(銅-2.1鈷)/Cu熱電偶,在10K以上的熱電勢率大於10μV/K;金中含有微量(約0.07原子百分比)鐵的合金與鎳鉻合金組成的熱電偶,在液氦溫度(4K)的熱電勢率大於10μV/K，都是較好的。 (鉑-0.1鉬)/(鉑-5鉬)、(鉑-1鉬)/(鉑-5鉬)以及用鎢和0.5～1 (原子百分比)鋨的合金與鎢和錸的合金組成熱電偶等可在核輻照條件下使用。除金屬材料外，石墨和難熔化合物等非金屬材料也可作為高溫熱電偶。此類材料的優點是熔點高，高溫性能穩定，熱電勢和熱電勢率高等；缺點是材料脆，石墨易於吸潮而改變熱電性,重複性差,還處於研究發展之中。這類熱電偶有碳/石墨，石墨/碳化物，碳化物/碳化物等。

鎢錸熱電偶！一般在真空或者還原性氣氛中使用，如果傳輸距離長，也需要專門的補償導線。

鎢錸熱電偶作為一種性能優良的高溫測量用感測器,最高使用溫度可以達到2800℃,是目前可測得1800℃以上溫度較好的接觸式工業熱電偶,被廣泛應用於航空發動機的尾焰探測、石油化工的重油裂解爐、煤氣化爐、冶金氣氛爐、核電反應堆堆芯溫度的測量等.鎢錸熱電偶絲在惰性氣體和乾燥的氫氣中熱電性能穩定,但在氧化氣氛下極易氧化,在不同的氧分壓下呈線性氧化規律,當某一極完全氧化而導致材料性質發生質變時,就會引發其熱電性質的根本改變。

1.為了能使鎢錸熱電偶絲應用於氧化氣氛中,國內外學者進行了大量的研究,採用各種防氧化技術使其能應用於氧化氣氛,例如,塗層保護法、抽空密封保護法、抽空充氣密封保護法、填充密封保護法等。

2.但是關於鎢錸熱電偶絲在氮氣、高溫含碳環境中的穩定性研究尚未見報導,本研究通過對現場失效的鎢錸熱電偶進行分析,討論在氮氣、高溫含碳環境中,鎢錸熱電偶失效的原因,具有明顯的理論意義與實用價值!

熱電偶的種類非常繁多，國內工業熱電偶的使用非常廣泛，針對目前產品的品質和分類，生產廠家的不同，產品的品質和性能都有不同的問題存在，隨著技術的不斷提升，產品的使用壽命和品質都有著長足的進步！


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1.簡介

鎢合金屏蔽罐是用于醫療中盛放放射性藥物的容器。

2.用途

放射性藥物指含有放射性核素供醫學診斷和治療用的一類特殊藥物。用于機體內進行醫學診斷或治療的含放射性核素標記的化合物或生物制劑。如發射純β-射線的放射性治療藥物;P、Sr、0Y等。鎢合金屏蔽罐主要用于屏蔽醫療用放射性針劑、藥品、和X，伽馬射線等放射一起的放射源材料。鎢合金屏蔽罐也用于地質勘探等放射性材料的屏蔽。

3制作材料

研究發現金屬的高密度性質對輻射有很好的屏蔽效應，並且隨著金屬的密度的增大對輻射的屏蔽性也越好。在現有可用金屬中只有鎢和鉛在制作屏蔽罐行業用得比較多。金屬鉛用的比較早，但在長期使用過程中也暴露出一些問題。鉛本身和其化合物對人體各組織均有毒性，中毒途經可由呼吸道吸入其蒸氣或粉塵，然後呼吸道中吞噬細胞將其迅速帶至血液；或經消化道吸收，進入血循環而發生中毒。中毒者一般有鉛及鉛化物接觸史。口服;-克可致中毒，0克可致死。也正是這樣有關部門正在大力研究鉛的替代物質，並逐漸取消鉛的使用。在這種背景下鎢漸漸被重視起來。在制作屏蔽罐産品中一般使用高比重鎢合金，因爲鎢合金的密度可以達到很大。

鎢合金和鉛材料相比鎢合金表現出更加環保的特性。鎢本身不具毒性也不會産出放射性物質。並且鎢合金以加工，鎢儲量豐富。

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為了解決鎢錸熱電偶在實際使用中遇到的問題,本文探討了鎢錸熱電偶在空氣中的高溫穩定性規律。研究結果發現:鎢錸熱電偶由於某一極完全氧化而導致材料性質發生了質變,從而引發了與之相應的熱電性質的根本改變;首次揭示出鎢錸熱電偶兩極的穩定性在不同溫度下是不同的;發現了鎢錸熱電偶的體電阻與熱電勢具有同時突變的特性,從而,可以通過測量電阻變化對其壽命進行預報。本項研究結果為鎢錸熱電偶的生產及合理使用提供了理論依據。

鎢錸熱電偶是五十年代發展起來的傑出的難熔金屬熱電偶,是目前可測到1800℃以上的較好的工業熱電偶。由於鉑銠熱電偶價格上漲,用戶迫切需要尋找替代產品,致使抗氧化鎢錸熱電偶的開發十分活躍,是目前測溫領域的研究熱點。現在,國內已生產出各種形式的抗氧化鎢錸熱電偶,每年到少有幾千支用在冶金、建材、石化等行業,並呈現出廣闊的應用前景。我國鎢的儲量及產量均為世界第一,而且有關抗氧化鎢錸熱電偶及消耗型鎢錸熱電偶的開發與應用在世界也處於領先地位。為了解決鎢錸熱電偶在實際使用中出現的問題,人們曾探討過在非氧化性氣氛中的穩定性;但在氧化性氣氛中的穩定性研究尚未見報導,這是抗氧化鎢錸熱電偶出現後的新課題,具有明顯的理論意義與實用價值。


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