現如今，國內外的一些廠家在硬質合金球齒的製作過程中添加了微量的TaC，其作用是改善合金粘結相成分及晶界微觀結構，以在一定程度上提高硬質合金的耐磨性、抗熱衝擊性和抗熱塑變性。但是加入TaC會在一定程度上增加製造的成本費用，並且如果加入量過大會使得硬質合金球齒的強度降低。而有實驗表明，將Ta和Mo作為添加劑適量地加入到WC-Co硬質合金中，能得到斷裂韌性極高且硬度未降低的硬質合金。這是由於Ta和Mo分佈於WC顆粒之間形成了一層複雜的碳化物，且部分Mo進入Co粘結相，從而在磨損時起到了晶界強化的作用，斷裂韌性也隨之提高，在高硬度鑽岩掘進的過程中表現出良好的衝擊韌性和高耐磨性。

此外，在WC-Co硬質合金中加入Ni、P元素之後，可形成Ni-Co-P合金、Ni-P合金以及Co-P合金。其中Co-P合金的共晶溫度為1020攝氏度，Ni-P合金的共晶溫度為880攝氏度，分別比Co的熔點的1495攝氏度和WC-Co的1340攝氏度低。其主要原因P原子吸附和偏析於Ni、Co顆粒的表面，從而降低的Ni、Co顆粒的表面能。因此，該類合金在相對較低的溫度下呈液相，液相的提前出現使得固相顆粒的溶解與析出以及骨架的形成也提前發生，使燒結過程更為充分，從而有效提高了硬質合金球齒的緻密化速度和使用性能。

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梯度結構硬質合金的製備原理是採用含碳量較低的硬質合金，通過真空燒結獲得η相硬質合金，並在滲碳氣氛中處理以改變Co粘結相的分佈情況，使硬質合金球齒不同部位分佈不同含量的Co。這就是所謂的梯度分佈，硬質合金球齒最外層Co含量較低的貧Co層，中間層為Co含量較高的富Co層，而最內層為WC、Co、η三相顯微組織。

梯度結構硬質合金最外層WC含量較高，具有較高的耐磨性，而中間層Co含量較高，具有較高的韌性，所以在鑿岩或是挖掘鑽孔使用時該類的硬質合金球齒所對應的破壞載荷更高，使用壽命更長。例如，在石灰石隧道鑽孔中所採用的帶DP55圓錐形球齒的φ45mm衝擊鑽頭，在鑽進速度1.96m/min下所有的平均使用壽命為3121m，而常規的硬質合金球齒鑽頭在1.48m/min下使用壽命只能達到1000m。

國內外許多相關的研究人員做了一些關於梯度結構硬質合金球齒方面的研究，主要針對的是燒結體的尺寸、燒結體的碳含量、滲碳氣氛、滲碳溫度、滲碳時間等因素對硬質合金梯度的影響。實踐研究表明，要形成梯度結構硬質合金，燒結體所含的碳量需比理論值低0.1%-0.4%，適當提高滲碳溫度有利於液相Co向燒結體內部遷移。此外，對於不同粒度的燒結體，應相應選擇不同的滲碳時間。

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鎢飛鏢專業運動人群之所以不易發展起來，一個重要的原因就是鎢飛鏢人群的流失也比較嚴重，有一部分鎢飛鏢愛好者原來已經開始加入到這個人群中的，後來玩過一段時間後，發現自己的水準越來進步越慢，甚至根本看不到自己的進步，然後慢慢的對它又失去了信心和興趣，最終又脫離了鎢飛鏢大家庭。為什麼會產生這樣的情況呢？

凡事都有自己的內在規律，鎢飛鏢運動也是如此。鎢飛鏢之所以能吸引許多的人們來參與，很大程度上就是它的規則簡單，比較容易入門，需要的場地和器材不復雜，開展起來也比較容易。到真正把鎢飛鏢作為一項運動來進行練習的時候，情況卻是另外一回事了，往往是能堅持下去的人是寥寥無幾，究其原因就是前面所說的到後期水準的提高太難，以至於這些人無法繼續堅持下去。但是，鎢飛鏢運動的本身就是這樣一個必然的現象，如果能夠清楚地認識到這點，當大家把它作為一項競技運動來練習時，思想上就會有充分的準備了。 

那麼鎢飛鏢運動它究竟有什麼樣的自身規律呢？下麵通過一組資料來說明這個問題：

鎢飛鏢中最具代表性的就是501比賽，以它為作為分析對象。假設鏢盤上只有20的三倍和單倍兩個分值，也不考慮需要雙倍結束和其中要進行的調整等因素，只考慮完成501分為原則，在501比賽中，當運動水準在平均十輪完成的時候，三鏢平均分為51分，就可以完成比賽，當九輪完成時平均分需達到56分，其差距只需要提高5分，當八輪完成時平均分就需要達到63分了，差距也隨之擴大到7分，在往上走到七輪時平均分達到72分，到六輪時平均分更達到了84分，到五輪時平均分達到了100分以上，可見其差距在逐級擴大。

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鎢酸鈷的分子式是CoWO₄，分子量爲307.78，它具有鎢錳鐵礦結構，CAS號：12640-47-0。鎢酸鈷作爲功能材料廣泛應用于抗爆、顔料添加劑、催化劑、微波介電陶瓷和光陽極材料等領域。
CoWO₄的製備方法主要有傳統固相法和濕化學法其中包括共沉澱法、水熱法、噴霧熱解法等。但是這些製備方法多多少少存在一些問題，例如傳統固相法合成溫度高，能量消耗大，所得粉體粒徑大、形狀不規則。共沉澱法雖然可以有效實現反應組分在原子尺度上的均勻混合，但是得到沉澱的沉澱物需要經過高溫煆燒等過程。而水熱法對設備的要求較爲嚴格且操作複雜。經過一系列研究後發現采用低溫熔鹽法製備鎢酸鈷不僅工藝簡單，且對設備技術要求不高，有利于規模化生産。

 

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硬質合金球齒在鑿岩使用的鑽具方面的要求越來越高，既要求其有較好的韌性以防止脆性的斷裂，且需要其具有極高的硬度和高耐磨性，而利用超細晶結構可顯著提高硬質合金球齒的使用性能。有研究資料表明，在硬質合金粘結相含量不變的情況下，當WC晶粒度小於1μm時，合金的硬度和強度都會得到顯著地提升，與此同時，隨著WC晶粒度的進一步減小，硬質合金球齒的性能提高的幅度將更加顯著。

由於納米晶粒本身顆粒度較小，表面積較大，表面所具有的反應活性較強，這也使得它的某些特異的性能將能同時提高硬質合金球齒的強度和硬度。所以，許多的有關學者或研究者將研究目標和方向放在了細化硬質合金晶粒至納米級,使其達到硬度和強度雙雙增強的效果。經過多組相關實驗表明將納米材料應用到硬質合金球齒的燒結配方上，其所需燒結溫度有了明顯的降低，而相應的強度、硬度以及單齒耐磨性和衝擊韌性有著不同程度的提高，從而使得相應的使用壽命延長，生產成本降低。

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以下為稀土摻雜鎢酸鈣Zn_0.1Ca_0.9WO₄：Ho³⁺/Yb³⁺多晶的上轉換穩態光譜分析。

在980nm二極體雷射器的激發下，對Zn_0.1Ca_0.9WO₄：Ho³⁺/Yb³⁺樣品進行上轉換穩態光譜測試，測試範圍450~700nm，測試結果如圖 7所示。 

Zn_0.1Ca_0.9WO₄：Ho³⁺/Yb³⁺多晶在475nm處有明顯的藍光發射峰，這個波長的藍光發射對應Tm3+離子的1G4→3H6能級躍遷。在650nm處出現了微弱的紅光發射峰，這個波長的紅光發射峰對應於Tm3+離子的1G4→3F4能級躍遷。

Zn_0.1Ca_0.9WO₄：Ho³⁺/Yb³⁺多晶在475nm處有明顯的藍光發射峰，這個波長的藍光發射對應Tm³⁺離子的¹G₄→³H₆能級躍遷。在650nm處出現了微弱的紅光發射峰，這個波長的紅光發射峰對應於Tm³⁺離子的¹G₄→³F₄能級躍遷。

由於Tm³⁺離子同樣不能直接吸收980nm激發波長傳遞的能量，需要通過Yb³⁺離子的敏化作用實現能級躍遷，因此固定Tm³⁺離子濃度為2mol%時，Yb³⁺離子濃度的改變直接影響上轉換發光強度。由圖中可以看出，當Yb³⁺離子濃度小於6mol%時，隨著Yb³⁺離子濃度不斷提高，上轉換藍光和紅光發光強度逐漸增強。當Yb³⁺離子濃度大於6mol%時，上轉換藍光發光強度反而減弱，紅光發光強度基本不變。說明固定Tm³⁺離子濃度為2mol%時，Yb³⁺離子敏化Tm³⁺離子發光的閾值濃度為6mol%。上轉換藍光和紅光發光強度出現這種變化趨勢的原因如下：當Yb³⁺離子濃度較低時，隨著Yb³⁺離子濃度的增大，更多的Yb³⁺離子不斷地將能量傳遞給Tm³⁺離子，能量傳遞效率增加，因此上轉換藍光和紅光發光強度均增強。當Yb³⁺離子濃度較高時，Yb³⁺離子間距離較小，兩個相鄰的Yb³⁺離子組成一對，發生合作敏化作用，能量傳遞效率降低，因此上轉換藍光和紅光發光強度減弱。 

固定Tm³⁺離子濃度為2mol%時，Yb³⁺離子濃度的改變同時影響藍光和紅光的比例。分別對藍光和紅光的發射峰面積進行積分，得到藍光和紅光比例如圖 8所示。 

Zn_0.1Ca_0.9WO₄：Ho³⁺/Yb³⁺多晶上轉換藍光和紅光發光強度比例很大，紅光強度遠遠小於藍光。當Yb³⁺離子濃度低於5mol%時，隨著Yb³⁺離子濃度的增加，藍紅光強度比隨之增加。當Yb³⁺離子濃度為5mol%時，藍紅光比值最大。當Ho³⁺離子濃度大於5mol%時，藍紅光比例顯著下降。這說明Yb³⁺離子濃度不但對上轉換發光強度有影響，還對藍紅光的比例影響顯著。

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影響鎢觸點腐蝕的腐蝕速度主要因素有：空氣中的雜質、濕度和金屬表面的狀態。如果空氣中濕度越大，金屬表面上凝結的水膜會越厚，則水膜的電阻越小，腐蝕速度也越快。

鎢觸點腐蝕過程的化學反應式如下所示
W + O₂ = W - 4e + O₂ = WO₂
2WO₂ + H₂O – e = W₂O₅ + 2H
W₂O₅ + H₂O - e = 2WO₃ + 2H
WO₃ + H₂O = H₂WO₄（黑色膠狀物）
H₂WO₄ – H₂O = WO₃（脫水→黃褐色硬膜）
從上述式子可以看出，電化學腐蝕的本質是，金屬原子失去電子被氧化的過程。
電化學腐蝕是金屬和電解液之間發生電化學反應使得金屬被破壞的過程。
金屬發生電化學腐蝕的條件：
1.金屬間有電位差
2.在電解液中進行等

鎢觸點在潮濕中會受到腐蝕（通常情況下，發生在空氣濕度大於60％時），稱為大氣腐蝕，是電化學腐蝕的一種。大氣腐蝕的發生是在金屬上一層電解薄膜（溶有各種鹽類和腐蝕性氣體雜質）內進行的，該層膜的形成是因為大氣中水汽凝聚或吸附在金屬表面上。

 

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以下為稀土摻雜鎢酸鈣Zn_0.1Ca_0.9WO₄：Ho³⁺/Yb³⁺多晶的製備。

本實驗以ZnO、CaO、WO₃、Tm₂O₃和Yb₂O₃粉末為原料，通過高溫固相反應法製備稀土雙摻的Zn_0.1Ca_0.9WO₄多晶。固定Tm³⁺離子濃度為2mol%不變，研究Yb³⁺離子濃度的改變對上轉換發光性能的影響。稀土離子的摻雜濃度如表所示。

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鎢觸點的主要成分是鎢（W），即鎢觸點表面的膜的電極電位分析可從鎢下手。
標準電極電位是平衡電極電位的一種，每一種物質都擁有這一特性。
標準電極電位指的是將某種物質放入含有其離子的溶液中，如果溶液中離子濃度為1g/L，則該物質與標準氫電極之間的電位差就是標準電極電位。標準電極電位的負值越大，則金屬越活潑；若正值越大，則金屬越不活潑。

在25℃時，幾種金屬的標準電極電位如下表所示

由上表可知，W和Cu的電極電位差為0.54V，在高溫、高濕環境下，容易產生電化腐蝕。而W與Ni的電化腐蝕現象較W與Cu、W與Ag的輕微，因為W與Ni的電極電位差只有0.03V，不容易發生電化學腐蝕。所以，可以往鎢觸點中添加適量的Ni，以提高它的抗氧化能力，即降低其表面膜的形成的可能性。



 

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以下為稀土摻雜鎢酸鈣Zn_0.1Ca_0.9WO₄：Ho³⁺/Yb³⁺多晶上轉換發光機理的分析。

根據Zn_0.1Ca_0.9WO₄：Ho³⁺/Yb³⁺多晶的上轉換穩態發射光譜和功率曲線分析，結合Ho³⁺離子的能級分佈圖，提出了Zn_0.1Ca_0.9WO₄：Ho³⁺/Yb³⁺多晶的上轉換綠光和紅光發光機理，具體機理如圖6所示。

由Zn0.1Ca0.9WO4：Ho3+/Yb3+多晶的上轉換功率曲線可知，上轉換綠光和紅光的發光過程均為兩光子能量傳遞過程。Zn_0.1Ca_0.9WO₄：Ho³⁺/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，發生能級躍遷²F_7/2→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。 

上轉換紅光發射存在無輻射弛豫過程，可能存在兩種機制。第一種機制：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。第二種機制：與綠光激發原理相似，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。

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