钨铜电极烧结性能的内部影响因素

钨铜材料不但具有钨高硬度、高强度、高熔点、高密度、低热膨胀系数以及优良的耐磨耐蚀性,还具有铜良好的可塑性和优良的导电导热性,因而在电接触材料以及电极材料领域有着较为广泛的运用。但是由于二者的熔点和理化性质相差很大且完全不互溶,在制备工艺方面一般只能采用粉末冶金的方法,这也使得钨铜材料的应用范围受到了很大的限制。目前主要的制备钨铜复合材料主要方式是对W-Cu复合粉末进行高能球磨、压制、烧结,通过分析粉末本身粒度及组成和杂质所带来的对烧结性能的影响,从而更好地控制各项参数以达到高性能的钨铜电极产品。

一般来说,在制备钨铜电极材料的过程中,为了提高压坯的成型效果,会加入一些化学助剂,如无水乙醇、硬脂酸等。这些助剂会在后续的烧结工序中直接挥发或分解,在颗粒间形成气孔。当烧结温度不断升高,液相Cu流动性变差,气体没有完全逸出形成封闭的孔隙,从而影响钨铜电极的致密度。此外这些助剂还很可能分解形成一些C、H、O等杂质元素,其直径较小,在合金中有很强的扩展能力,因而比较容易在晶界、相界等能量较高的位置发生偏聚,甚至生成脆生相,使合金在断裂过程中的沿晶断裂数目增加,降低了整体的性能。

对于粉末粒度来说,当粉末的晶粒尺寸小到一定程度时,粉末烧结温度下降,比表面积增加,烧结活性增强,利于粉末的合金化。当粉末粒度达到纳米级别时,粉末扩散大大提高,致密化过程加快,同时也可加大最终钨铜电极的致密度。有实验表明,在一定烧结温度和保温时间下,烧结体中的W颗粒尺寸会随着球磨时间的增大而增大。这是由于W颗粒尺寸变小是W在Cu中的溶解度增大所致。此外,由于球磨过程中反复地冷焊、破碎,晶格发生了严重的畸变,从而贮能升高,导致W在Cu中溶解度升高。

钨铜电极

微信:
微博:

 

钨粉应用于聚能射孔弹

石油聚能射孔弹的破甲性能受到壳体内腔结构、炸药性能、药型罩结构、药型罩材料等众多因素的影响。药型罩被称为射孔弹的心脏,药型罩对射孔弹穿深性能的影响至关重要。国内外对于提高射孔弹穿深性能的研究大部分都集中在药型罩几何结构、制备材料、制造工艺等方面。药型罩的制备材料是聚能效应能量的最终载体,其性能的优劣对射流的质量,如连续射流长度、射流密度、射流速度等重要参数产生直接影响。要提高射孔弹的破甲性能,药型罩所采用的制备材料的密度越高,声速越大,延展性越好,越有利于射流的充分拉长,药型罩的破碎性、侵彻力、渗透率等主要指标也随之提高。金属钨因具有较高的声速(4.03 km/s)和较高的材料密度(19.35 g/cm3),是行业内最主要的药型罩制备材料,国内外大部分射孔弹的药型罩都含有不同比例的钨粉。 
 
钨粉的主要性能包括化学成分、粒度分布、密度、形貌等。这些物理化学性能对药型罩的破甲性能产生各种影响,进而影响射孔弹的破甲性能。药型罩属于多孔材料,孔隙度是影响多孔材料所形成射流稳定性的重要指标,合适的孔隙度可以延长聚能射流的断裂时间,使射流得到充分拉长,提高射流的稳定性和侵彻能力。药型罩的孔隙度很大程度上取决于原料粉末的粒度分布。
 
通过制备以不同粒度级配钨粉为基粉的混合粉末压制成药型罩进行静破甲性能对比测试,采用激光粒度分析仪对不同粒度分布的钨粉进行粒度分析,可以得出钨粉粒度分布对于射孔弹穿深性能的影响规律。
 
tungsten powder
微信:
微博:

稀土对钨电极电弧静特性的影响

了解钨电极的临界起弧电压可以掌握电极的引弧难易程度,是电极的重要性能之一。但是目前多采用高频引弧,一般来说只要其引弧性能与钍钨电极相当就可以引弧成功,因而稀土钨电极的引弧优势难以体现。烧损性能是指在特定条件下电极的烧损量,这与实际操作应用情况相差较大,因此只用引弧性能和抗烧损性能来测定电极的焊接性能是不够的,焊接电弧的I-U曲线也称为电弧的静特性曲线能够较为全面的对电极的焊接性能进行试验。

在实验中,将阴极设为水冷黄铜,氩气流量为6L/min,焊机空载电压为70V,弧长为3mm,电极伸出导气嘴的长度为6mm。燃弧后,迅速将回路电流调至40A,分别在电流为40A、60A、80A、100A、120A、140A、160A、180A和200A时,且电弧稳定燃烧时,测得相对应的稳态电压值,得到静特性曲线。

从静特性曲线图中可以发现,稀土钨电极和钍钨电极都有明显的三个曲线特征,即下降特性区、平特性区和上升特性区。相较于钍钨电极,所有的稀土钨电极都表现出较好的静特性,其电子发射能力优异,能够在较低的电压下达到特定的电弧电流。添加稀土氧化物能够明显降低电极表面的逸出功,提高电子的发射率,因此其具有优良的焊接性能,主要表现在稳定的静特性,优异的引弧和抗烧损性能。添加La2O3、CeO2能够改善电极在中小电流密度下的焊接性能。添加Y2O3能够改善电极在大电流密度下的焊接性能。其中添加多种稀土氧化物的稀土钨电极焊接性能优于单元稀土钨电极。

钨电极的电弧静特性

微信:
微博:

 

钨粉加工工艺及企业管理现状

通过对部分钨粉加工企业的实地考察和总结分析,比较典型的钨粉加工工艺流程如图1 所示 , 生产原材料为仲钨酸铵 (Ammonium paratungstate,APT),APT经过煅烧生成氧化钨粉,然后通氢气在还原炉还原成钨粉,加入碳黑后在碳化炉进行碳化处理生成碳化钨粉。图1中,中间产品氧化钨粉和钨粉是后续工艺的原材料,也可以作为产品进行销售。从钨粉加工工艺流程和企业管理现状来分析,其生产计划与调度存在以下四个难点。
 
1)原料与成品种类较多,生产工艺比较复杂,各工艺阶段的设备产能有较大的差异,生产中的不确定性导致各加工计划之间的矛盾难以消除;同样加工期间的不确定性也会引起各工艺路线后续工序加工计划的改变。因此,生产计划必需考虑对这些生产不确定性的处置。
 
2)产品加工具有多品种、小批量和和多规格等特点,整个企业的生产是一个多工艺路线交叉构成的生产网络,往往在某些关键设备(如还原炉、碳化炉)出现多条工艺路线交汇问题,生产瓶颈不能依据单条工艺路线进行处理,使得计划与调度瓶颈问题的处理更加复杂和困难。
 
3)中间产品既作为后续生产的原材料,又可以作为产品来销售,如何保证产品的交货期和交货数量、同时要求中间库存最优,对各阶段订单如何设置和组合生产批量,这是一个十分复杂的多目标计划与调度优化问题,由于问题的目标与约束规模较大,理论问题和实际问题的解决的解决比较困难。
 
4)生产计划与调度的信息化管理水平较低:大部分钨粉加工企业具有先进的钨冶金生产设备和先进的化验检测设备,生产技术达到了国内外先进水平,但在生产计划与调度方面,由于受管理手段和技术的制约,各类信息不能及时有效地传送到制造中心,因此在制定计划时缺少足够的信息支持,往往优先考虑生产的均衡性,而对计划与调度的优化缺乏研究;对生产过程的掌握也不全面及时,对订单变更和紧急订单的处理,在线控制及快速反应能力较弱,一体化计划与调度的研究和应用亟待加强。
 
以上管理难点的制约成为生产计划与调度调度必须遵循的硬性条件,必须以计划为依据,以调度为灵魂,实现一体化管理。
 
钨粉生产流程
微信:
微博:

钨合金与核辐射防护

钨合金与核辐射防护随着我国现代化建设的发展,放射性物质和核辐射技术的应用也得到了迅速发展。核辐射,或通常称之为放射性,是原子核从一种结构或一种能量状态转变为另一种结构或另一种能量状态过程中所释放出来的微观粒子流。目前核辐射放射源已经被广泛应用于工业、医疗、科研、农业等多个领域,如用于石油管道和机器设备的探伤检查、物品微生物的杀灭、食品的灭菌和保鲜等。虽然核能的应用和研究为人们国家带来了巨大的利益,但其伴随的危害也是不容小觑的。

核辐射对人体具有危害作用,当人体受到核辐射的照射后,会出现恶心、呕吐、自发性出血、头昏、失眠、皮肤发红、溃疡、出血性腹泻、皮肤脱落、脱发、严重疲劳、胃肠功能紊乱等症状,严重者神经细胞、消化道细胞、人体免疫系统会受到重大损伤。由于核辐射阻滞了细胞的新陈代谢,使得细胞大量生长,因而还会导致肺癌、白血病、甲状腺癌、乳腺癌及其它癌症。有时还会增加畸变、遗传性病变的发生率,从而影响几代人的健康。一般来说,人体所接受的辐射能量越多,其放射病症状越严重,致癌、致畸的风险也将越大。

钨合金屏蔽件具备较高的辐射屏蔽性能,可用于核辐射防护领域。与传统的屏蔽件材料(如铅)相比,钨合金屏蔽件具备更高的密度,因此在同等重量的情况下,钨合金屏蔽件的体积更小,但其辐射屏蔽性能却没有丝毫减弱。此外,铅屏蔽件具有毒性,会危害人体健康以及污染环境,而钨合金屏蔽件无毒无害,不存在这个问题。

微信:
微博:

 

 

微信公众号

 

钨钼视频

2024年1月份赣州钨协预测均价与下半月各大型钨企长单报价。

 

钨钼音频

龙年首周钨价开门红。