纳米复合钨-2%氧化钍电极材料的制备

详细资料: 分类：钨业知识; 发布于 2013年9月12日星期四 10:10; 点击数：2263

由于具有优良的综合性能，传统的钨-2%氧化钍电极是目前广泛应用的热阴极材料，旋锻法是目前广泛应用的工业化方法。旋锻法又称为径向锻造法或旋锤法，它实际上是模锻的一种特殊形式。旋锻机的工作原理是由两块或多块锻模一方面环绕被锻坯条轴线高速旋转，另一方面又对坯条进行锻打，锻打频率约为6800～12000次/min，从而使坯条变形。垂熔烧结后的钨条，首先要通过旋锻，然后才能拉伸成所要求的成品丝材。旋锻与拉伸相比，具有以下优点：(1)受力状态好。在旋锻时，坯料在合理的工艺条件下受三向压缩应力的作用，旋锻力周期性的变化着，而且外摩擦力不大。由于金属的变形较缓和，所以适合于加工低塑性的坯条；(2)可有效改善金属的组织和性能。具有粗、细晶交叉分布的多孔垂熔坯条，通过旋锻破碎成细晶粒，并且随着总变形程度的增加口，将杂乱排列的多孔垂熔粗晶组织逐步转变成为致密定向排列的细晶组织。因此，金属的密度、塑性和强度等都得到显著的提高，从而为生产合格的杆材和顺利地进行拉丝创造了有利条件；(3)旋锻与其他开坯方法（如，轧制法和挤压法）相比，还具有设备小巧和操作简单，以及变形量消耗少等优点。在旋锻过程中，由于坯料的变形功和摩擦力不大，因而所需要的电动机功率仅为1.5-2.0kW左右。

然而，材料经旋锻加工后，钨阴极中的氧化钍呈杆状或针状，由于晶粒较粗，严重恶化了阴极的性能。作者课题组通过高能球磨，再经热压烧结，一种新的纳米复合钨-2%氧化钍阴极材料被开发放成功。该材料中的氧化钍粒度小于100nm，表现出比相同牌号商用电极更好的起弧能力和抗电弧烧蚀性能。但由于该工艺使用的最大压应力小于50MPa，因此材料的相对密度仅为94.5%，远低于传统阴极（全致密），断裂韧性也较差。该法的缺点是成本高，不适合于工业化生产。因此，限制了这种新型阴极材料的应用。

为了使这种材料的性能得到进一步改善，作者采用旋锻工艺制备纳米复合钨-2%氧化钍阴极材料，并探讨其工业生产的可能性，使其真正走出实验室。

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