鎢合金遮罩件在輻射技術中的應用

鎢合金遮罩件在輻射技術中的應用隨著核技術的不斷發展和應用,輻射技術在醫療、輻射加工、發電、食品安全、工業探傷等方面顯示出了巨大的潛力。輻射技術與高分子材料學、環境科學、生物技術及醫學領域息息相關,其主要利用輻射源放出的輻射(如伽馬射線、X射線、中子等)與物質發生電離作用和激發作用產生活化原子與活化分子,使之與物質發生一系列物理、化學變化,從而改善和改變物質的品質和性能或導致物質的聚合、降解與交聯改性以及製備新物質。輻射技術的特點是附加值高、能耗低、應用面廣,廣泛應用於高分子及半導體改性、食品保鮮、醫療用品的輻射滅菌等。輻射技術可分為輻射交聯、輻射固化、輻射硫化、輻射降解、輻射接枝改性。

輻射技術在帶來便利的同時,其伴隨而來的輻射危害也是不容忽視。輻射最大的長期健康風險是癌症,其是通過攪亂機體中阻止細胞癌變的機制,從而使癌症風險大大提高。輻射還可通過各種途徑進入人體,引起內照射損傷,導致疲勞、頭昏、失眠、皮膚發紅、潰瘍、出血、脫髮、白血病、嘔吐、腹瀉等症狀。除此之外,輻射還會增加畸變、遺傳性病變發生率,影響後代的健康。在受到輻射照射的情況下,可導致遺傳基因發生改變,若生殖細胞中的DNA受損,則新生一代將繼承母體改變了的基因,從而導致後代出現缺陷。據瞭解,胎胚和胎兒對輻射的敏感度較高,在胚胎植入前接觸輻射可導致死胎率上升;在器官形成期接觸輻射,則升高的是胎兒畸形率和新生兒死亡率。

鎢合金遮罩件被廣泛應用於遮罩和吸收輻射技術使用過程中產生的輻射。專家們發現,輻射遮罩件材料的輻射遮罩能力與其密度密切相關,更高的密度意味著遮罩件能更好地阻止並吸收輻射射線。由於鎢合金材料相比於大多數的其它輻射遮罩材料具有更高的密度,因此與其它材料(如鉛)相比,鎢合金遮罩件能表現出更好的輻射遮罩能力。鎢合金遮罩件具有很強的γ射線直線衰減能力,這意味這在同等遮罩能力下,鎢合金遮罩件的體積更小且更薄。使用與鉛遮罩件相同厚度的鎢合金遮罩件時,鎢合金遮罩件吸收輻射能力更強。

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WO3加氫脫硫催化劑——再生煙氣處理 2/2

脫硫催化劑3.製備成品催化劑
在去離子水中加入活性組分絡合劑(檸檬酸或磷酸),升溫至70°C以上,在不斷攪拌下加入所需量的鈷鹽、 鎢鹽、 鎳鹽,攪拌至完全溶解,即得活性組分共浸液;將催化劑半成品放入活性組分共浸液中浸漬0.5~1小時,再於110~150°C烘乾2~6小時,200~500°C焙燒2~5小時,獲得三氧化鎢加氫脫硫催化劑。 其中三氧化鎢含量為12%~15%;氧化鎳含量1.0%~1.5%;氧化鈷含量為2.0% ~3.0%;硫酸亞鐵含量為2%~4%; 二氧化鈦含量為20%~30%;其餘為γ型氧化鋁。
 
這種三氧化鎢加氫脫硫催化劑的製備過程中未使用金屬硝酸鹽,避免焙燒過程時產生NOx氣體,製備過程清潔無污染。其使用方法是將含硫氣體引入硫磺回收裝置的尾氣加氫單元,而後採用制得的加氫脫硫催化劑處理,加氫尾氣經溶劑吸收,然後再生,其再生的硫化氫返回 Claus單元回收硫磺,淨化的尾氣經焚燒爐焚燒後達標排放。
 
這種尾氣脫硫處理方式具有如下優勢:
1.使用溫度低,可在入口溫度220~280°C的條件下,用於含硫氣體的加氫反應;
2.無需增加任何設施,含硫氣體可直接引入硫磺裝置尾氣處理單元處理,是較理想的含硫氣體處理方式;
3.硫化氫再生返回流程,不僅回收硫資源,而且避免了環境污染;
4.該種三氧化鎢加氫脫硫催化劑的活性較常規Claus尾氣加氫催化劑高出30%,且使用溫度低 60°C以上,其節能降耗效果顯著,具有良好的經濟效益和環保效益。 
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硬質合金頂錘簡介

金剛石是一種由純碳構成的自然界中最堅硬的礦物。其硬度極高、耐磨性優良,可以廣泛運用於切削、磨削、鑽探等行業。早在18世紀人們就開始了對人造金剛石的研究,但是直到上世紀才實現了人工制取金剛石的先例。而硬質合金頂錘就是生產人造金剛石裝置的重要組成部件,並且在金剛石合成的過程中承受高溫高壓的交變載荷,其壽命的長短直接決定著金剛石合成的生產成本。因此對硬質合金頂錘的性能有著極高的要求:1.高硬度及抗壓性能(HRA>85,承壓5000MPa以上);2.高強度以及高韌性(硬質合金頂錘在工作時斜面需承受較大的拉應力>35kg/mm2)3.耐高溫和耐磨耐蝕性(在合成金剛石的過程中C元素轉變溫度約為2000℃,所添加的觸媒既要利於合成進行又不能與頂錘發生反應)。

適用於硬質合金頂錘的牌號包括YG6、YG8以及YG12x等。YG6類硬質合金,成分為94%WC + 6%Co,以中顆粒的WC粉和Co粉為主。較高的硬質相WC含量保證了硬質合金頂錘的抗壓性能要求。但是粘結相Co的含量較低在一定程度上影響了頂錘的抗拉強度,在金剛石合成的過程中容易出現開裂的情況。此外YG6類的硬質合金頂錘對於C含量的控制存在一定的困難,在合成過程中容易出現游離態的C或η相而影響頂錘的使用性能;YG8類硬質合金中含有92%的WC以及8%的Co屬於中顆粒硬質合金,其不但具有良好的抗壓性能,同時也具有良好的抗拉性能。具有較長的使用壽命,早期發生裂錘的情況較少;YG12x類硬質合金是一種細顆粒的硬質合金,在Co含量一定的情況下,WC的晶粒度越細則相應的密度、硬度以及抗壓強度等綜合性能都得到明顯的提升,是硬質合金頂錘材料中較為理想的一種。

人造金剛石的合成方法可以大體分為直接法和間接法兩種。其中直接法是採用暫態動態高溫高壓、靜態高溫以及二者相混合的技術將石墨等以C為原料的物質直接轉變為金剛石(其需滿足靜態下壓力>13GPa,溫度達2000K且保溫時間>1min;動態條件下,壓力>20GPa);而間接法是採用靜態高溫高壓技術將石墨或其他C質原料和特定金屬反應後獲得人造金剛石(轉變過程為石墨+熔融金屬或合金<=>C原子+金屬原子或原子團<=>金剛石+金屬或合金以及少量碳化物)。國內的人造金剛石合成行業主要以六面頂合成工藝為主,屬於靜壓觸媒法,而頂錘材料以YG8硬質合金為主。其基本原理是在六個面分別採用六個硬質合金頂錘,同時作用域由六面體的葉臘石所組成的高壓型腔上,使得型腔內的石墨在觸媒作用下通過高溫高壓轉變為金剛石。葉臘石是一種四面體層狀結構的含水鋁矽酸鹽,在合成過程中起著傳壓、密封以及保溫的作用;觸媒作用相當於催化劑,能夠有效促進金剛石的合成,並降低合成所需壓力的溫度,常見的觸媒材料為Ni70Mn25Co5合金。其頂錘直徑一般為φ80mm - φ40mm,密度為14.70-14.80g/cm3,硬度達HRA89.5左右,粒徑為中顆粒(2-3μm)。其燒結出的硬質合金頂錘使用壽命約為5000次左右,萬克拉消耗>3kg。而相比國內金剛石合成同行業,國外的相關企業已經開始採用YG12x細顆粒硬質合金金剛石頂錘,其硬度普遍可達HRA90.5以上,抗彎強度達3000MPa,平均使用壽命超過了8000次,萬克拉消耗<1.5kg。因此,通過細化晶粒,提高硬質合金頂錘的密度、韌性、抗彎強度,延長頂錘使用壽命,較少工作耗損,是一種硬質合金頂錘發展的必然趨勢。

硬質合金頂錘

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WO3加氫脫硫催化劑——再生煙氣處理 1/2

汽油吸附脫硫的吸附劑吸附飽和後需焙燒再生,而再生煙氣中含有較高含量的二氧化硫氣體。若使用堿液吸收方法予以脫除會產生二次污染,同時造成硫資源的浪費。一般,再生煙氣中的二氧化硫體積含量高達5.4%,氧氣體積含量最高達到3.0%,溫度只有160°C。然而現有技術的 Claus 尾氣加氫催化劑要求二氧化硫體積含量小於0.5%,氧氣體積含量小於0.05%,溫度在280°C以上,不能滿足汽油吸附脫硫再生煙氣加氫的要求。

脫硫催化劑
 
中國專利指出一種新型的含硫氣體處理方法,並開發一種對二氧化硫加氫活性高,且使用溫度較低的三氧化鎢加氫脫硫催化劑,同時回收硫資源,避免環境污染。催化劑製備步驟如下:
 
1.製備載體:取鈦鋁複合幹膠(孔容大於0.6mL/g,比表面積大於250m2/g,鈉含量小於0.1%,S042-含量小於0.2%)、粘結劑(如水、 硝酸、 乙酸、 草酸、 檸檬酸)、擴孔劑(如聚乙烯醇、聚丙烯醯胺、田菁粉、檸檬酸、澱粉等)加入捏合機,擠出成三葉草型孔板 (或其他形狀);於110~150°C烘乾2~4小時,500~600°C焙燒2~5小時,制得催化劑的載體;
 
2.製備半成品
在去離子水中加入穩定劑(檸檬酸、醋酸、鹽酸或亞硫酸),攪拌混合溶解; 加入所需量去氧助劑,攪拌至完全溶解,形成穩定的溶液;放入載體浸漬0.5~1小時,再於110~150°C烘乾2~6小時,200~ 500°C焙燒2~5小時,獲得催化劑半成品;
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焊接型鎢舟

焊接型鎢舟焊接型鎢舟的別名是加熱鎢舟。所謂焊接就是將兩種金屬的連接部位在高溫的條件下直接熔化在一起,在高溫的條件下對五塊鎢板進行加熱,加壓,使其連接處能熔化在一起,焊接後對其進行冷卻處理,最終形成舟的形狀。純鎢的焊接一般分為熔焊和釺焊兩種工藝。熔焊是在溫度場、重力等的作用下,不施加壓力,兩個工件熔化的融液會發生混合現象。等到溫度降低後,熔化部分會凝結,兩個工件就會被牢固的焊在一起,完成焊接。釺焊是利用比母材熔點低的金屬材料作釺料,將焊件和釺料加熱到高於釺料熔點,且低於母材熔化溫度,利用液態釺料潤濕母材,填充接頭間隙並與母材相互擴散實現連接焊件的方法。

焊接是兩種或兩種以上同種或異種材料通過原子或分子之間的結合和擴散連接成一體的工藝過程。為了保證鎢舟的品質,可用氣體保護電弧焊,也就是用氬、二氧化碳等氣體隔絕大氣,從而在焊接時可以保護電弧和熔池率。最後焊接加熱製備成舟的形狀。焊接時形成的連接兩個被連接的鎢板的接縫稱為焊縫。焊縫的兩側在焊接時會受到焊接熱作用,而發生組織和性能變化,這一區域被稱為熱影響區。

焊接鎢舟的由五片鎢板焊接而成的,所以尺寸比較大,可用於蒸鍍大規模器件或者進行大量材料的蒸發。與鉚接型鎢舟,焊接型鎢舟可節省材料10%-20%,並且還可以減少劃線,鑽孔,裝配等複雜工序。除此之外,採用焊接結構能夠按照使用要求選用材料,具有更好的經濟性。焊接鎢舟氣密性好。但是由於焊接鎢舟是由兩片以上的鎢板焊接而成,沒法一次性製成鎢舟,所以所需要的時間消耗較長。

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