我国在普通钨丝的生产方面发展迅速,上个世纪70年代钨丝产量增长了019倍,80年代增长了115倍,90年代年增长了112倍,2000年的产量是1970年的15倍。现在我国自己生产的普通钨丝已经能够满足国内市场的需求。

但是,我国抗震钨丝的生产却不能满足国内市场的需要。我国抗震钨丝生产至今尚未形成规模化、产业化。从上个世纪70年代90年代,我国在抗震钨丝方面开展了一些科研工作。以西北有色金属研究所为代表,为国防、航天的需要制备了一些高性能抗震钨丝,但这些工作大多停留在实验室生产阶段,没有形成产业化。随着我国交通运输业、电子显象管等行业的飞速发展,对抗震钨丝的需求呈逐年上升趋势增长,而这些需求几乎全部依赖进口。

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在原料中掺入K和Al,不能获得抗震钨丝,但是其产品能获得极好的加工性能;掺入K和Si,能获得只有极少量的中等抗震钨丝;掺入K、Si和Al,其产品能获得极佳的抗震性能,这是为什么呢?

早在上个世纪70年代初,国外专家提出了抗震钨丝钾泡弥散强化学说,但是这种学说还是一种唯象的理论。比如,钾泡的本质是什么?钾泡如何分裂,又以什么机制形成?分裂的钾泡个数受什么因素控制?钾泡在材料高温蠕变中的作用是什么?粗、细掺杂钨丝再结晶行为有无本质的不同?等等。这些基本问题缺乏可靠的实验依据和深入的理论分析。

近年来,国内外有关专家对掺杂钨丝的烧结过程中钾泡的产生、热加工过程中钾泡的特征以及钾泡在抗震钨丝中的作用进行了深入的研究。

1、掺杂元素K、Si、Al的作用

(1)在原料中掺入Si,大部分Si以硅酸盐或钨酸盐的形式保留在氧化钨的表面上,它有利地保持了氧化层的疏松性和还原期间水分的渗透性,这样有利于掺杂均匀,同时也有利于获得所必需的钾。这些盐极容易被HF酸洗去;

(2)掺入Al,铝在还原过程中大幅度地提高钨粉中钾的含量,能获得优质的抗震钨丝;

(3)掺入K,是为了最终产品———抗震钨丝能获得钾泡,钾泡的弥散化可以明显地降低钨丝的低温脆性,减少钨丝劈裂,使其钨丝获得极佳的抗震性能。

2、掺杂压坯在烧结过程中的变化

掺杂钨粉经过压制成型后进行烧结,在烧结过程中主要发生以下3个阶段的变化:

第一阶段是使压坯致密化,以达到适于机械热加工的密度和晶粒结构。

第二阶段是调整压坯的化学性质,包括K、Si、Al以及填隙浓度等,使压坯更加适于机械加工。

第三阶段是由于压坯中含有铝硅酸钾(或硅酸铝钾),它能在烧结过程中产生钾泡。

钾泡的产生同烧结过程一样,也主要分为3个阶段:

第一阶段是压坯中的铝硅酸钾(或硅酸铝钾)迁移到烧结第一阶段形成的孔隙颈部。

第二阶段是铝硅酸钾(或硅酸铝钾)分解成低价氧化物,低价氧化物通过与表面连通的孔隙而挥发掉,在此阶段大多数铝和硅在进入固熔体之前就从与表面连通的孔隙中蒸发掉了。在第一和第二烧结阶段期间,钾仅位于亚微米球形孔隙中。

第三阶段是氧从小的球形孔隙中而钾从亚微米孔隙中扩散到不规则大孔隙中,钾保留在钨基体的小球形孔隙和不规则大孔隙中,当钾扩散到大孔隙中时,其蒸气压力会阻碍这些孔隙的进一步收缩,使其致密化受到限制。

3、烧结后压坯在热加工过程中钾的变化

掺杂钨压坯烧结后,经过一系列热加工时,含钾的孔隙会变长成椭圆形,椭圆直径随热加工的延续而变小,当含这些椭圆孔隙的掺杂钨制品退火时,这些椭圆孔隙将会破裂成一排排球形小气泡,或者它们收缩成单个气泡,这就形成了钾泡。当钾泡形成后,它们就会增大至平衡尺寸为止。钾泡中的钾在高温下呈蒸气态充满整个钾泡,而在低温下则以结晶态的薄层沉积在钾泡的内壁上。

总之,掺杂钨压坯烧结的主要特征是因含掺杂剂的还原钨粉中亚微米空隙,它使掺杂钨压坯产生钾泡。与钾泡的产生有关联的化学性质对掺杂钨压坯的性能、钾浓度、钾泡分布、晶粒结构与密度,以及形成最终产品的性能都产生十分重要的影响。除了钾泡的影响外,掺杂烧结钨坯压坯的密度和显微结构也是很重要的。因此,这些问题还有待进一步深入地探讨和研究。

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制取抗震钨丝所用原料有仲钨酸铵(APT)、偏钨酸铵(AMT)以及蓝钨(TBO)。

比较用这3种原料掺杂制得的抗震钨丝表明,由于蓝钨具有化学性高、掺杂效应好、比表面积大、还有速率快等优点,用蓝钨掺杂可以进一步地改善钨丝的抗下垂性能,因此,目前工业上普遍采用蓝钨进行掺杂制取抗震钨丝。

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抗震钨丝以掺杂钨为基础,添加微量的稀有金属元素,以获更好的高温延展性和抗震性能。

抗震钨丝可分为3类:

一是纯粹掺杂Si、Al、K元素的抗震钨丝,该抗震钨丝的组织结构好,高温下垂性值小。

二是在掺杂Si、Al、K元素基础上再添加微量的Fe或Co元素,对抗震钨丝耐高温、抗下垂性能有所改良。

三是在掺杂Si、Al、K元素基础上再添加少量的Re元素而形成的钨铼合金丝等。含铼量低的钨铼合金抗震钨丝具有良好的组织结构、高的再结晶温度、高的电阻率、高的塑性和延伸率等优异特性。

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抗震钨丝是根据其钨丝所具有的常温和高温抗震特性而命名的,它是在钨粉中掺入K、Si和Al等元素制备而成的。它是钨丝材料中具有特殊性能的一类产品,它不仅具有普通钨丝的高温抗下垂性能、良好的绕制性能,而且还具有极高的抗震和抗冲击的性能。

抗震钨丝主要应用于震动环境下的照明系统,比如,各种交通照明灯、军事用途的特种灯泡、航空航天发动机用加热丝等,其中用量最大的是汽车、摩托车、拖拉机、飞机的照明灯。据统计,按每辆汽车平均需要2米长的抗震钨丝计算,全世界每年新增汽车115亿辆,就需要3亿米。另外,全世界现有各种交通工具每年更换的车灯估计需要用10亿米以上的抗震钨丝,因此,仅汽车方面每年全世界用量至少在18亿米以上。抗震钨丝的另一个重要应用领域是各种显象管用阴极加热丝,每年消耗也至少在6亿米以上。随着世界汽车、电子工业等行业的发展,这些数字每年都在扩展。据统计,1999年国内市场需求量为214亿米,按每年8%的增长率计算,到2005年国内需求量将达到318亿米,其产值将由1999年的314亿元增长到2005年的514亿元左右

但是,随着社会的发展和科学技术的进步,对抗震钨丝的质量也提出了更为严格的要求。一般工艺生产的抗震钨丝,在高温工作时,其抗震性能不理想,钨丝的成形性较差,绕制双螺旋灯丝时易断丝,灯丝易变形且光度分布不均。因此,优化生产过程、改进生产工艺,以制取高温性能好、加工和绕丝性能优良的抗震钨丝具有重要的现实意义。

由此可见,抗震钨丝的开发和研究在国内外具有无限广阔的市场前景。

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二溴化钨为黑色粉末。不稳定，易被氧化。易生成八面体族群。聚合体W6Br12易被氧化成高价钨，但加热时又回变成W6B12。

制备方法：二溴化钨在400～450℃下由氢还原五溴化钨生成，或在400～450℃时由四溴化钨歧化反应制取。

制法 3WBr4(s)→WBr2(s)+2WBr5(g)与二氯化钨的制法相同。将在硼硅酸玻璃管中制得的粗二溴化钨，放入高硼硅酸耐热管中，在600℃下加热数分钟，以除去挥发性杂质。

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我们知道，通常人眼所见到的光线，是由7种色光的光谱叠加所组成。但其中有些光线偏蓝，有些则偏红，色温就是专门用来量度和计算光线的颜色成分的方法，是19世纪末由英国物理学家洛德·开尔文所创立的，他制定出了一整套色温计算法，而其具体确定的标准是基于以一黑体辐射器所发出来的波长。

色温是表示光源光谱质量最通用的指标。一般用Tc表示。色温是按绝对黑体来定义的，光源的辐射在可见区和绝对黑体的辐射完全相同时，此时黑体的温度就称此光源的色温。低色温光源的特征是能量分布中，红辐射相对说要多些，通常称为“暖光”；色温提高后，能量分布中，蓝辐射的比例增加，通常称为“冷光”。一些常用光源的色温为：标准烛光为1930K（开尔文温度单位）；钨丝灯为2760-2900K；荧光灯为3000K；闪光灯为3800K；中午阳光为5600K；电子闪光灯为6000K；蓝天为12000-18000K。

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1.稠密物质,包括高压气体和等离子体,按黑体辐射发出连续光谱。
2.低压气体发出离散亮谱线,亮度随气体温度升高而增加。
3.具有连续光谱的光线通过低压气体,对应位置出现离散黑线。

白炽灯是普通灯泡,钨丝加热发光,按黑体辐射发出连续光谱,所以从红到紫一片连续。

太阳光谱:太阳是黑体辐射,所以太阳光谱主要是连续谱,但是上面有黑线,即著名的夫琅和费线(Fraunhofer lines).它们是光线通过太阳表面大气和地球大气被选择性吸收而形成的。
白炽灯光谱和太阳光谱相比少了那些黑线。

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灯泡上通常都会标明灯泡的功率数，由于我们通常都是用110V交流电。因此由用电功率以及电源电压，很容易由欧姆定律算出钨丝的电阻。电功率P=V2/R因此R=V2/P所以100瓦的电灯泡电阻应该是＿＿＿欧姆。可是如果你实际拿个电表量一个灯泡的电阻。你会很惊讶的发现

实际量到的电阻和上面计算出来的电阻值不仅不一样，而且相差很多。为什么呢？如果你实际去测量钨丝（灯泡）的电阻，利用钨在室温20℃时的电阻系数ρ=5.8×10-8Ω-m，电阻R=ρι/A，ι长度A截面积，先估算其直径后可以计算钨丝的直线长度，试一试，验证我前面说的长度对不对！

回到为何实际量到的电阻和上面计算出来的电阻值不一样的问题上：当你量灯泡的电阻时，灯泡并未在工作中。等到加上电源后钨丝会被加热到高温以产生热辐射。已知钨的温度系数是0.0045/℃(每增加1℃电阻值增加的百分比）这样的提示应该已经很明显了吧！那么我就要再问下一个问题了：由计算出的电阻是灯泡工作时的电阻值，你又已经量了室温时的电阻值，（你应该量了吧！）你是不是能够估算一下钨丝工作时的温度呢？再度验证我前面说的温度对不对！

如果你量了灯泡尚未在工作时的电阻，那么想一想当刚接通电源时，流经灯泡的电流与正常工作时电流比较起来如何？你能想通为何灯泡总是在刚接通的瞬间烧断的了吗！刚买的灯泡比较能够承受那样的变化，可是经过多次的开关，加热--冷却会使其膨胀收缩而减少其机械耐强，长久工作也会由于钨的升华而变细。再加上刚通电瞬间的变化，于是断掉了！

有时候即使灯丝断掉了灯泡仍然会亮。如果灯泡的位置没有因为烧断而改变，因为距离很近。电流仍然可以藉由空间的放电而导通，但这样的情形维持不久。关灯时由于『冷缩』会使的灯丝产生相对运动而分开更远，甚至折断。（很脆）

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为了增加灯泡的使用寿命，可以加长钨丝的长度。让热能分布在更长的空间内，但是会降低灯丝的温度，自然减低升华的情形，也就延长了灯泡的寿命。可是因为温度也降低了，因此产生可见光的发光效率也降低了。灯泡变得较暗，需要较高功率的灯泡才能产生相同的亮度。

虽然增加了灯泡的使用寿命省了点钱，但是所浪费的电能是否值得，就值得考量。因此长寿命灯泡通常使用在不易更换灯泡的场所较划算。若是使得灯丝的长度更长，其温度温度更低，甚至只发出暗红的微弱灯光，却仍然可明显的感受所发出的热（红外线）。

另外对于早期照相使用的闪光灯为了要能产生更接近于太阳光的频谱，于是缩短其灯丝长度，使其在更高的温度下工作，因此其工作寿命也就缩短为数小时。（灯丝内加入的气体，使得所产生的频谱相当于约4500℃黑体的频谱--高于灯丝温度）

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