稀土在鎢電極燃弧過程中的擴散遷移

稀土可以有效降低電極表面的逸出功，降低電極的工作溫度，不僅可以促進電子發射，也可以提高焊接性能。因此，稀土在鎢電極工作時的最大作用就是降低表面逸出功，促進電子發射。但是目前對這種電極發射機理却又很多不同的解釋。對于釷鎢電極來說，在燃弧過程中氧化釷被還原成單質釷，所以在電極的表面覆蓋著一層釷原子，釷原子的逸出功較低，因而電極表面的逸出功也較低，促進了電子的發射。但是經過熱力學計算發現，稀土電極跟釷鎢電極的發射機理不同，在燃弧的過程中稀土是不會被還原的，因而原子層發射機理無法解釋稀土鎢電極的稀土的遷移行爲。

通過高溫模擬，對稀土的擴散遷移進行研究。從測試圖可以看出稀土Ce在850℃的時候，其在鎢基體中的含量已經遠超過其理論含量。這說明在升溫前，Ce已經向電極表面擴散，隨著溫度的升高，其含量得到緩慢的增加，在1100℃達到了最大值。但隨著溫度繼續升高，其蒸發速率大于其表面的擴散速率，因此含量開始下降。

稀土La在850℃就開始向表面擴散。在1050℃時，La向表面擴散的速率與蒸發速率達到了平衡，其中La含量達到了最高值25%。當溫度上升至1200℃時，La的蒸發速率高于表面擴散速率，含量開始降低。

在稀土鎢電極中，其含量的變化主要是由La、Ce和O的變化引起的。對于O而言，在850℃-1200℃，電極表面O是緩慢上升，在1000℃時達到最高值。

結合燃弧過程中電極形貌的變化可知，電極尖端的溫度很高，所以在高溫的作用下可以促進稀土向表面擴散。其中Ce最先開始遷移，且速率最快。因此在燃弧時，Ce最早開始擴散，在表面形成活性層，促進電子發射，使起弧成功。而La擴散的比較晚，其的是穩弧的作用。而O的作用主要在引弧初期，一部分O用于表面活性層的形成，另一部分則可以與鎢反應，生成氣態氧化物揮發或者沉積到電弧的尖端，形成凸起，有利于高頻引弧和穩弧。

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