三氧化钨气致变色的结构水分子模型(1)

在气致变色的机理研究方面,通过采用XRD衍射技术和Raman光谱技术分别研究了三氧化钨纳米线薄膜着色前后的晶体结构变化和W-O键震动模式的改变。经过实验发现,氢离子和电子的双注入模式会引起一个新的四方晶相的WO3-x·H2O的出现,同时导致了W-O键震动模式的明显变化。通过这些实验结果研究提出了氧空位和结构水分子共存于纳米线体内的气致变色机理模型。

在WO3的WO6六面体结构中,注入的H+会吸附在O2-附近,注入的e-填充到了WO3的导带底的局域态中,导致W6+变成了W5+。在六面体结构中的6个氧都有可能吸收H+,一旦其中O吸附了H+,该W-O的作用将变弱,O更加活跃,容易再吸附1个H+形成1个结构水分子(H2O)。在W-O弱化的同时,结构发生重构,W往O方向移动,导致W-O键长伸长和另一边W-O键长缩短。这时W-O作用能增强,不容易再吸附H+。在热或者光作用下,结构水分子容易脱落O的位子,从而产生一个氧空位。在这个模式中,所涉及到W-O键长的伸缩变化较好地解释着色过程中Raman光谱的变化规律。

 

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三氧化钨还原过程相成分

许多研究都表明钨粉的最终粒度很大程度上取决氧化钨和还原条件。三氧化钨(WO3)还原过程中主要相成分对于钨粉晶粒的大小有很大的影响,了解这个还原过程主要的相成分有利于选取不同的原料和加工工艺来生产不同粒度的钨粉(WP)。经实验发现,当温度在500~600℃是,三氧化钨发生的反应为WO3→β-氧化钨→β-W →WP。其中有少量的β-氧化钨转变为二氧化钨(WO2),再还原成WP。当温度在600~800℃时,WO3发生的反应为WO3→β氧化钨→二氧化钨→WP。其中有少量的β-氧化钨还原为β-W然后再变成WP。当温度为770~900℃时,WO3发生的反应为WO3→β氧化钨→γ-氧化钨→二氧化钨→WP。而经过对其形态的研究发现,三氧化钨适合制取中粗颗粒的钨粉,γ-氧化钨适合制取超细钨粉,β-氧化钨则介于两者之间。

 

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钨合金同位素辐射屏蔽容器优势

利用同位素的放射性而被人类研发出来的辐射技术,如今已广泛应用于工业、农业、医疗、考古,和环境保护等方面。钨合金同位素辐射屏蔽容器是以钨合金为主要材料的专业防同位素辐射容器。钨合金是用来做辐射屏蔽容器的最佳材料,无论是医疗或是工业设备。与传统屏蔽材料相比,钨合金屏蔽件体现了很好的价值。铅块是较早用于屏蔽件领域的金属材料,但是在使用过程中发现,铅制作的屏蔽件的辐射屏蔽能力不够高,还会对环境造成严重的污染。而新一代的钨屏蔽辐射屏蔽能力已被证明是的铅屏蔽的两倍。同样的辐射屏蔽能力,钨屏蔽件的重量比铅少25%至50%,同时消除附带的毒性危害物和降 低了混合废物处理。

 

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钨合金同位素辐射屏蔽容器应用

有放射性的同位素称为"放射性同位素"。利用同位素的放射性而被人类研发出来的辐射技术,如今已广泛应用于工业、农业、医疗、考古,和环境保护等方方面面。包括辐射探测器、利用核辐射技术的放疗仪、医疗用X光仪器等。所有的同位素辐射技术仪器最重要的一个部件即为辐射屏蔽容器,只有将有辐射性的同位素放在待有屏蔽功能的容器内,才能对其进行安全有效的利用。鉴于钨合金材料高密度,高辐射屏蔽,及环保的特性,钨合金材料是制造辐射屏蔽容器的首选材料。


 

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钨坩埚-锻造钨坩埚

钨坩埚是金属钨的制品。锻造钨坩埚指的是经过锻轧的钨坩埚。烧结钨坩埚的尺寸大于锻造钨坩埚,最大直径可做到100mm,厚度为5~12mm,高度也可达到100mm。

锻造钨坩埚主要是用于熔炼其他金属,如熔铝等。其与烧结钨坩埚的钨物理性能上的不同为密度,烧结的为18.2/cm3, 而锻造可以做到19.1g/cm3。锻造钨坩埚有更好的晶体结构。因其耐高温,可作为稀土冶炼炉等工业炉内的核心容器。

锻造钨坩埚的物理性能:

高密度(可达19.1g/cm3)

高纯度(99.95%以上)

尺寸精准

无内裂纹

内外壁光洁


 

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钨坩埚运用于蓝宝石单晶生长炉

钨坩埚具有钨的特性,具有耐磨、高熔点、高密度、抗腐蚀等特性,因此,它常作为蓝宝石单晶生长炉、稀土冶炼炉、石英玻璃熔炼炉等工业炉内的核心容器,其使用的工作温度通常在2000℃以上。尤其,对于蓝宝石单晶生长炉来说,钨坩埚的高密度、高纯度、尺寸精准、无内裂纹、内外壁光洁等特性对蓝宝石晶体生长过程中的拉晶质量控制、种晶成功率、脱晶粘锅以及其使用寿命的延长起到了关键性的作用。

 

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钨坩埚-改进工艺

为改进了大规格钨坩埚的生产工艺,将粗细不同的钨粉末按一定比例混合,用混合钨粉制成大规格坩埚压坯,然后采用分阶段烧结,其烧结过程为4个阶段:烧结颈的形成、烧结颈长大、孤立孔隙的形成及孔隙的减少并长大。采用改进工艺生产的钨坩埚密度达18.0g/cm3以上,尺寸φ280mm×400mm,其工艺稳定,可批量生产。实践应用证明,这种坩埚适合于稀土金属熔炼的要求。

 

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钨坩埚-中频烧结

中频烧结所使用的坩埚,大部分是钨材质的,即钨坩埚。

坩埚指的是用特别耐火的材料,如石墨、粘土、石英、钨等,所制成的熔化罐或器皿。

在粉末冶金领域,中频烧结得到了广泛的应用,特别是要求烧结温度较高或是生产那些较大的工件时,更是必不可少的烧结方法。钨坩埚在中频烧结的整个过程中,可以保证炉内温度均匀、升温速度快。因此,钨坩埚是中频烧结中必备设备之一。

 

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钨坩埚的生产方式-从焊接到烧结

钨坩埚作为稀土冶炼的重要部件,其使用性能和寿命十分重要。以前,主要是使用钼、钨、钽板坯卷焊接而成来冶炼稀土。但是,这种坩埚焊缝存在缺点,会严重影响其使用寿命。尤其在高温条件下,对高纯稀土金属的冶炼若是使用这种坩埚,则其使用寿命短的弊端会非常突出。因此,整体烧结态的钨坩埚应运而生,这种坩埚与其他种类的坩埚相比,具有纯度高、密度高、使用方便、使用寿命长、对冶炼金属污染小等特点,在稀土行业使用非常普遍,是钨深加工制品开发和应用的一项重要成果。

 

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钨坩埚

钨坩埚是金属钨深加工制品之一,所以,它也具有钨的特性(熔点高、沸点高、耐磨、耐腐蚀、导热导电性能好、淬透性好、热膨胀系数小等)。

它的成型类型主要可分为以下几种:烧结成型、焊接成型、冲压成型、旋压成型、利用钨棒车削加工成型(一般尺寸比较小)等,或是采用纯钨板、钨片和纯钨棒经相应的工艺加工而成。钨坩埚的使用条件:在2600度以下的真空惰性气体中使用。钨坩埚被广泛应用于石英玻璃、稀土冶炼、电子喷涂、晶体生长等行业。

 

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