掺杂钨丝的钾泡强化
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- 发布于 2013年10月08日 星期二 11:25
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掺杂钨丝中因含有钾原子的气泡而使钨丝的高温抗蠕变性能提高的机制。1918年，美国人柏斯(A．Pacz)发现在钨的氧化物还原之前加入微量硅、铝、钾的氧化物制备的坯条，经适当的加工和热处理制成的钨丝具有优异的高温抗蠕变性能，是白炽灯理想的灯丝材料。掺杂钨丝至今仍是电子、电光源工业的重要基础材料。掺杂钨丝的发明和生产虽然有半个多世纪的历史，但是由于受检测条件限制，人们对微观掺杂机制和强化机制长期未能认识，在不同时期曾提出多种假设和推论加以解释。因此，掺杂和强化机制始终是世界范围内受到关注的少数研究课题之一。
掺杂钨丝中形成有序排列的钾泡是造成掺杂钨丝优异高温抗蠕变性能的基础，这一论点不仅得到充分的实验证明，而且逐步作出了令人信服的理论解释，从而形成与完善了钾泡强化理论。掺杂钨丝钾泡强化因机制的完善和发展，已成为多种强化方法之一，在发展新型难熔金属材料中得到应用。
钾泡强化理论的形成与发展大致分为以下3个阶段：
(1)假设与推论阶段。1957年斯沃林(R．A．Swalin)和盖斯勒(A．H．Geisler)提出了掺杂剂线性排列说，认为掺杂剂的加入使钨坯条在烧结过程中保持较长时间的多孔体状态，从而使再结晶时晶粒能得到充分长大。赖克(G．D．Reich)等人也提出类似的掺杂剂线性排列说，认为钨丝拉伸过程中掺杂剂以一种管状钨青铜化合物形式存在于纤维边界上，这些平行于丝轴方向的管状物在再结晶过程中会妨碍或抑制晶粒沿丝径方向长大，从而形成长宽比极大的长晶。1962年米尔纳(T．Miller)提出了掺杂剂溶解说，认为掺杂剂有极少部分以溶解态形式存在，溶解的粒子与位错发生交互作用，导致再结晶时长大晶粒的形成。上述种种观点虽属推论和假设，缺乏充分的实验依据，但是对吸引人们关注和推动研究的深入起了积极的作用。
(2)理论建立与发展阶段。1967年，库(R．C．Koo)等人采用透射电子显微镜技术直接观察到在高温退火的钨丝中存在由掺杂物产生的高压蒸气所形成的小泡，同期斯诺(D．B．Snow)证实了小泡中含有钾原子。随后各国学者分别采用X射线能谱仪、二次离子质谱仪、俄歇电子能谱仪和场离子显微镜等最先进的电子分析仪器对掺杂钨丝各种状态下的微观结构以及掺杂物的形态和组成等作了系统的充分的实验观测，并在各自实验检测结果的基础上，提出了对掺杂钨丝强化机制的各种理论解释。其中美国的库、斯诺和中国的左铁镛等人作出了比较系统的实验分析和理论解释。1967～1985年是掺杂钨丝钾泡强化理论以精确的实验为基础而建立和发展的时期。
(3)以钾泡理论为基础开发新型高强度材料阶段。自1985年以来，历届难熔金属及硬质材料国际会议上，把钾泡理论研究扩展到和材料的强化与韧化这一材料领域基本课题结合起来，深入研究微量杂质对钨、钼晶粒间粘附力和晶界电子结构的影响，导致材料脆化的微观机制，并进而探讨消除杂质有害影响的技术措施。此外，把不同添加物在不同温度区域的弥散强化与掺杂钨的钾泡强化机制联系起来，探索适合于难熔材料的多种强化机制综合作用的强化理论。对强化和韧化机制的正确认识为设计与研制新型高温材料提供了理论依据。
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SS-N-19反舰导弹与钨合金旋锻棒
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- 发布于 2013年10月08日 星期二 11:14
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钨合金旋锻棒是由钨合金棒经过旋锻加工制成的。经过旋锻加工之后，钨合金旋锻棒与钨合金棒相比，具有更高的延伸性，硬度和抗拉强度。军用钨合金旋锻棒广泛用于军事领域。SS-N-19反舰导弹弹头正是采用钨合金旋锻棒制成。
SS-N-19反舰导弹是20世纪70年代初开始研制的远程超音速巡航导弹，它可以从水面舰艇发射，也可以从潜艇发射。弹体长10米，射程在500公里以上，发射重量为7吨，可装填各种型号的弹药。导弹在高空的飞行马赫数达到2.5，末端飞行马赫数可达3.5。
由于钨合金旋锻棒具有高密度，高硬度等特性，因此采用钨合金旋锻棒制成的弹头，SS-N-19反舰导弹对航母以及其他水面舰艇极具威胁。
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掺杂钨丝的掺杂工艺
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- 发布于 2013年10月08日 星期二 10:18
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由于蓝色氧化钨粉末颗粒孔隙和裂纹多，比表面大，吸附能力强，透气性好，化学活性好，并且在与水溶液的化合物接触时具有离子交换能力，因此采用蓝色氧化钨掺杂比三氧化钨掺杂具有更好的掺杂效果。生产氧化钨的设备主要有管式电炉和回转炉两种。 掺杂钨丝是在三氧化钨或蓝色氧化钨中掺入微量氧化钾、氧化铝。20世纪60年代以来，许多国家都相继采用蓝色氧化钨掺杂工艺代替三氧化钨掺杂，从而提高了掺杂效果。为了使掺杂剂能均匀分布于氧化钨中，实际生产中并不是直接采用氧化钾、氧化铝这些不溶的氧化物，而是用它们可溶且易于分解 的盐类，通常配制成硅酸钾和硝酸铝(或氯化铝)溶液。掺杂剂的配方一般在下列范围(以钨为基准):氧化钾: 0.3%-0.45%;氧化铝:0.02%-0.03%。掺杂的方法有湿润法和喷雾法两种。湿润法是在带蒸汽夹套的蒸发锅内进行。首先向蒸发锅内加入去离子水，在不断搅拌下加入蓝钨或黄钨，调成浆状，然后一面搅拌，一面加入硅酸钾溶液，搅拌一段时间后，再加入硝酸铝溶液，蒸干后移入烘箱中烘干，最后混合、过筛。
喷雾法是将硅酸钾溶液以细雾状喷入氧 化钨(80一90C)中，不断搅拌，待基本蒸干后，再以同样方式加入硝酸铝溶液，最后烘干、混合、过筛。研究表明，在氧化钨中添加硅酸钾和硝酸铝溶液，并不是简单的机械混合，而是要部分地和氧化钨起反应生成多杂钨酸盐，其生成的数量同基体的性能、掺杂 剂的成分以及掺杂的各种条件有关。钨粉的制取与酸洗工业生产中通常是采用氢还原氧化钨(三氧化钨或蓝色氧化钨)的方法制取钨粉。还原工艺制度取决于对钨粉的粒度、粒度组成及氧含量、钾含量的要求。生产中常采用一阶段还原和两阶段还 原两种工艺。一阶段还原是将氧化钨一次直接还原成 钨粉(D粉)。两阶段还原是分两步:先在550-800C将三氧化钨或蓝钨还原成二氧化钨;然后在750-900℃使二氧化钨还原成钨粉(B粉)。还原通常是在管式电炉或回转炉内进行。实践证明钨粉的粒度与三氧 化钨或蓝钨的粒度并不是一种简单的对应关系，随着还原规范不同，无论是粗的还是细的三氧化钨或蓝钨粉，都可以得到粗钨粉或细钨粉，钨粉的粒度在很大程度上取决于二氧化钨的粒度。
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掺杂钨丝的制作方法
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- 发布于 2013年10月08日 星期二 10:31
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钨粉的粒度除了受还原温度、氢气湿度、氢气流量、装舟量、推舟速度等工艺因素影响外，掺杂剂对粒度也有影响。一般说来，氧化钨掺杂后，加快还原速度，使钨粉颗粒增大。在氧化钨被氢还原成钨粉的过程中，掺杂反应的产物也要同氢反应，其结果使钨粉中钾的含量减少。钨粉的酸洗是20世纪60年代开始应用于生产的，其主要目的在于洗去钨粉中多余的掺杂剂、超细粉和部分有害杂质，从而改善加工性能，提高钨丝的高温性能。生产中一般先用盐酸进行预洗，再用5%左右的氢氟酸洗涤，然后多次水洗至中性，并经低温真空干燥一阶段还原和两阶段还原由于还原制度不同，所得钨粉粒度也不同，一般B粉的粒度较D粉细。在生产实际中，酸洗后的B粉和D粉要进行合理的搭配，以保证搭配后的钨粉粒度在3-4产m范围内。这不仅是为了控制平均粒度，优化粒度组成，而且更为重要的是为了调整钨粉中的钾含量。研究表明，钾主要存在于钨粉颗粒表层100人范围内，因此随钨粉粒度减小，比表面增大，钾含量则增高。
但钨粉中钾含量如果太高，虽然钨丝高温性能好，但由此导致加工性能变坏。因此，必须根据钨丝所要求的高温性能来确定钾含量，然后根据实测的钨粉钾含量和粒度进行搭配。氧化钨掺杂后，钾的含量只能在配粉时由粉末粒度来调整，因此配粉是生产过程中一个很重要的环节。 压制与烧结掺杂钨粉经过压制和烧结，即可得到致密的掺杂钨坯条。压制是借助外力和模具使松散 粉末成为具有一定几何形状、尺寸、密度和强度的坯件。压制成形的方法很多，最常见的是钢模冷压成形和等静压成形(见等静压制)。前者由于粉末与压模之间以及粉末与粉末之间存在较大的摩擦，因而压坯内各 部位密度分布不均。而后者压坯密度分布较均匀。生产实际中，有时为了减少摩擦，降低压制压力，改善压坯质量.存压制前往钨粉中加入少量的成形剂或润滑剂 (如甘油和酒精)。压坯的尺寸规格很多，一般横截面为方形或圆形，长200-l000mm。在压制过程中粉末的行为是很复杂的，它包括粉末的位移、变形或破碎等，而粉末的行为又取决于粒形、粒度、粒度组成及表面状态等，这些粉末特性对钨粉的压制过程具有十分重要的影响。
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“俱乐部”反舰导弹与军用钨合金旋锻棒
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- 发布于 2013年10月08日 星期二 10:09
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军用钨合金旋锻棒是由钨合金棒经过旋锻加工制成的。经过旋锻加工之后，军用钨合金旋锻棒与钨合金棒相比，具有更高的延伸性，硬度和抗拉强度。军用钨合金旋锻棒广泛用于军事领域，可作为“俱乐部”反舰导弹的战斗部。
是一种双速制三级反舰导弹，动力系统采用涡喷发动机和火箭发动机组合。弹长8。22m、弹径533mm、发射重量2300Kg、战斗部重200Kg、最大射程220Km。其结构采用三级制，第一级为固体火箭助推段；第二级为弹体：由背部可折叠一字型弹翼、尾部可折叠十字型尾翼、腹部埋入式可伸缩进气口、惯性导航系统和TRDD50小型涡喷发动机组成；第三级为弹头：采用军用钨合金旋锻棒制成，由ARGS-54雷达导引头、战斗部和固体火箭发动机构成。
军用钨合金旋锻具有高密度，高硬度等特性，可提高“俱乐部”反舰导弹的杀伤性。
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