铁系金属氧化物掺杂对三氧化钨陶瓷热电性能影响3/5
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- 分类：钨业知识
- 发布于 2015年12月24日 星期四 17:31
- 作者：huahuo
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三氧化钨（WO3）陶瓷掺杂铁系金属氧化物前后电导性能变化。温度不高时，掺杂氧化镍（NiO）的WO3陶瓷会因为掺杂浓度的不同，电导率始终在未掺杂陶瓷电导率上下波动，掺杂氧化铁（Fe2O3）与掺杂氧化钴（Co2O3）的陶瓷电导率大于未掺杂的陶瓷。掺杂NiO与掺杂Co2O3的陶瓷只要掺杂浓度不是特别大，电导率都会随着温度和浓度增加而变大，但是当掺杂量很大时，这两者掺杂的陶瓷反而电导率会下降，由于掺杂量浓度大于溶解度时会生成第二相，第二相主要存在于晶界上，使得晶界之间的流动性降低，同时使晶粒之间的空隙附着于晶界附近，导致材料的电导率下降。而掺杂Fe2O3的陶瓷会随着掺杂物浓度的不断上升，电导率也不断变大，这主要是由于作为金属氧化钨Fe2O3本身也有很良好的电导率，当掺杂浓度为10.0mol%时，WO3的电导率最大。
三氧化钨（WO3）陶瓷seebeck系数受掺杂铁系金属氧化物的影响。塞贝克（Seebeck）系数，Seebeck系数的绝对值越大，说明热电材料的热电转换效率更好。从三种掺杂陶瓷的Seebeck系数都大于未掺杂陶瓷且都为负值，可以看出三种掺杂陶瓷都是一种n型热电材料，但是不同的是掺杂Fe2O3与掺杂NiO的陶瓷的Seebeck系数绝对值都是随着温度上升而增加，而掺杂Co2O3的陶瓷在随着温度增加，Seebeck系数的绝对值并没有随着温度升高而出现单调的变化趋势，而是在某一些温度点上出现了下降。可能是在这些温度点上出现出现了相交，材料的微观结构影响了Seebeck系数。
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铁系金属氧化物掺杂对三氧化钨陶瓷热电性能影响2/5
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- 发布于 2015年12月24日 星期四 17:29
- 作者：huahuo
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制备掺杂三氧化钨（WO3）陶瓷。制备过程：首先，将三氧化钨与掺杂物研磨成粉末，为了使研磨出更细腻的混合粉末，研磨过程中加入适量酒精；然后，将混合粉末干燥后预烧处理，温度为600℃；其次再进行研磨，研磨过程中加入聚乙烯醇（PVA），形成均匀混合的浆料；最后，将浆料经过干燥、造粒、成形后在1100℃下烧结出掺杂的WO3陶瓷。
WO3陶瓷掺杂铁系金属氧化物前后微观结构变化。单从晶体尺寸上来看，只有氧化铁（Fe2O3）的掺杂使WO3陶瓷晶粒变小，而氧化钴（Co2O3）与氧化镍（NiO）的掺杂使得WO3陶瓷的晶粒尺寸变大。随着掺杂浓度的提高过程中，掺杂Fe2O3的陶瓷晶粒尺寸逐渐变大，孔间隙率逐渐变小并且一直小于未掺杂的陶瓷；掺杂Co2O3与NiO的陶瓷晶粒尺寸逐渐变小，孔间隙率逐渐变大，甚至超过了未掺杂陶瓷的孔间隙率。三者之间的共同性为：掺杂量较小时，陶瓷材料都获得了更好的致密性；但掺杂量较大时，颗粒中都出现杂质，这些杂质都基本存在于晶界上并随着掺杂量增大而变多。不同的掺杂物在WO3陶瓷中的溶解度不同，当掺杂浓度在溶解度之下时，掺杂物溶解在WO3陶瓷中；当掺杂浓度在溶解度之上时，就会产生第二相，分别为FeWO4，Co2O3、NiWO4，这些产物即为晶界上得杂质，掺杂浓度越高，第二相就越明显，杂质就越多。这些第二相的生成原因主要原因为：铁系金属氧化物的浓度超过了本身在WO3中的溶解度，随后与WO3发生了化学反应。
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三氧化钨的还原方法
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- 发布于 2015年12月24日 星期四 17:02
- 作者：qiongyao
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我国是世界储钨和产钨大国，对世界钨商品贸易的影响是举足轻重的。近年来，我国在钨制品的生产、质量研究及出口量上取得了长足进展。但我国碳化钨在世界贸易中所占比例仍然很低。如何合理地利用我国丰富的钨资源，发展和提高钨产品深加工技术水平，提高深加工产品质量，开拓钨的新应用领域，搞好钨副产品的综合利用，不仅对硬质合金行业的发展有深远的影响，而且对铁合金行业也有重要意义。
真空碳还原三氧化钨法：
真空碳还原三氧化钨法是指在钨粉中允许杂质碳存在（包括WC）或杂质成分要求不是很严的那些情况下，用工业纯碳还原制取钨粉或碳化钨粉是简便而经济的方法。如以下表格所示，用碳还原的钨粉或碳化钨粉，做为铸造碳化钨的物料是完全可以满足要求的。为此。可以使用纯度为98%的三氧化钨或纯度较高的人造白钨，以碳黑石墨粉等为还原剂，在真空炉内还原和碳化而制得钨粉和碳化钨粉。
碳还原三氧化钨法：
碳还原三氧化钨法是指用碳还原三氧化钨，此方法的原理与用氢还原极其类似。在常压下，温度高于750℃时加热三氧化钨与炭黑或石墨粉的混合物。开始发生下列反应：WO3+3C=W+3 CO；WO3+4C=WC+3CO。在1000℃以下，主要是由CO参加还原反应，生成CO2并发生CO2与碳的气化反应：WO3+3CO=W+3CO2；CO2+C=2 CO2。
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铁系金属氧化物掺杂对三氧化钨陶瓷热电性能影响1/5
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- 发布于 2015年12月24日 星期四 17:25
- 作者：huahuo
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三氧化钨（WO3）属于过渡金属氧化物，不仅具有变色特性、气敏特性、被用于诸多领域，而且还被发现具有属于电学领域的特性，具有压敏特性以及热电热性，对于热电特性目前的主要运用方向为热电发电与制冷。WO3虽然具有热电特性，但想要直接用来制作热电器件还必须改善其热电性能，提高热电转换效率，掺杂是改善或增强材料某一特性的主要手段，文中分析了铁系金属氧化钨掺杂WO3后对其热电特性的影响。
铁系金属氧化钨。目前发现的铁系元素有三种，分别为：铁、钴、镍，这三种元素性质很相似，被统称为铁系元素，文中掺杂物分别为这三种铁系金属的氧化物，分别为：氧化铁（Fe2O3）、氧化钴（Co2O3）、氧化镍（NiO）。三氧化二铁（Fe2O3）是生活中铁锈的主要成分，可作为颜料、抛光剂、催化剂以及炼铁原料等，最主要应用于橡胶、油墨、油漆等领域中等；氧化钴（Co2O3）可作为催化剂、染料以及生产超耐热合金、硬质合金、绝缘材料和磁性材料的原材料等，主要应用于精炼石油催化剂、搪瓷和陶瓷颜料、油漆添加剂、电池行业等；氧化镍（NiO）可作为催化剂、电子元件材料、搪瓷的密着剂和着色剂以及生产镍锌铁氧体等，主要应用于主要磁性材料、冶金、显像管、搪瓷涂料和蓄电池材料等。这三种金属氧化物都能用于颜料、催化剂、作为生产金属、金属合金的原材料，并且都具有良好的电导特性，也正因为铁系金属氧化物具有良好的电导特性所以被选择作为WO3的掺杂物来改善其热电特性。
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纳米硬质合金与传统硬质合金对比
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- 发布于 2015年12月24日 星期四 16:59
- 作者：xiaobin
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由于纳米硬质合金有效地调和了硬度以及韧性之间的矛盾，使其在力学以及机械性能等各个方面相较于普通结构硬质合金都有一个较大的提升，我们主要从以下两个方面出发，将纳米结构硬质合金与传统硬质合金进行一个更为直观的对比：
1.孔隙缺陷：
从一些生产经验以及理论上分析，晶粒度越小，其所存在的孔隙缺陷也越小，断裂韧性增强。这就使得纳米硬质合金的孔隙缺陷比传统硬质合金的孔隙缺陷要小得多。当晶粒尺寸小于30nm时，缺陷只有几纳米甚至更小，此时断裂韧性得到极大的改善。
2.界面
相比之下，纳米硬质合金的界面比传统结构的硬质合金的界面多了许多，裂纹路径通过硬质相WC界面和粘结相Co界面，换句话说，穿过晶界的裂纹在纳米晶材中大量地增加，其正说明了裂纹不优先沿着界面而是通过粘结相前进，在硬质合金材料中形成密集的浅韧窝。在通过B/C界面断裂的粘结相存在大量的塑性变形，提高通过B/C界面的裂纹路径的百分比会显著提高过程的断裂能力，从而增强纳米硬质合金材料的整体韧性。此外，从与变形机制有关的界面效应上看，当晶粒尺寸达到纳米级别，晶粒的迁移与位错运动都变得相对困难，取而代之的是晶界的滑动以及小范围的扩散，如晶粒形状的改变、晶粒的旋转。纳米WC颗粒被包覆在纳米Co中，当纳米晶Co称为控制相时，相应的硬质合金的力学性能也发生的改变。要注意的是纳米硬质合金的耐磨性要高于传统硬质合金，但是其并不遵循传统硬质合金随晶粒尺寸下降而耐磨性提高的机制。
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