硬质合金顶锤磨损机理
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- 分类：钨业知识
- 发布于 2016年5月13日 星期五 16:43
- 作者：xiaobin
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硬质合金顶锤是由硬质相碳化钨与粘结相钴组成的，其具有极高的密度、硬度以及优良的耐磨耐蚀性，在一些超硬材料，如人造金刚石、立方氮化硼等制备工艺中扮演着极其重要的角色。硬质合金顶锤的使用寿命将直接影响人造金刚石的的制备性能以及整体的加工效率。通常评价硬质合金顶锤质量优劣的标准有两种，一种是使用的次数，而另一种则是万克拉消耗量。另外，顶锤常用的硬质合金牌号为YG6、YG8、YG12等，其中细颗粒的粉末会显著提高顶锤硬度、抗压强度、抗弯强度以及冲击韧性等综合性能。中颗粒烧结出的硬质合金顶锤使用寿命约为5000次左右，万克拉消耗＞3kg，而细颗粒硬质合金金刚石顶锤硬度普遍可达HRA90.5以上，抗弯强度达3000MPa，平均使用寿命超过了8000次，万克拉消耗＜1.5kg。
国内普遍采用的是六面顶压机制备人造金刚石等超硬材料，六个顶锤在六个面同时进行压实，而每组顶锤都由锤头、钢环以及垫块构成。其工作原理是通过钢环与锤头的过盈配合，钢环对顶锤施以一定的径向预紧力，在六个液压缸油压的推动下，六个硬质合金顶锤同时作用于由六面体的叶腊石所组成的高压型腔上，使得型腔内的石墨在触媒作用下通过高温高压转变为金刚石。叶腊石是一种四面体层状结构的含水铝硅酸盐，在合成过程中起着传压、密封以及保温的作用。由于顶锤结构具有一定的复杂性，很难通过一个实验直接获取顶锤在超高压环境下的应力分布等情况，而这也是分析其磨损机理、应力分布以及几何参数见关系的关键要素。因此相关学者和研究人员通过有限元理论分析和相关软件进行建模实现硬质合金顶锤在实际工作中的受力情况。
通过有限元分析模型可知作用在顶锤圆柱表面上的径向预紧力来源于顶锤与预紧环间的过盈配合。预紧力本质上就是接触压力，其主要作用是为顶锤提供侧面支撑，从而改善实际工作状态下的应力分布。从应力分布图上看预紧力的分布是非常不均匀的，由下到上逐渐递减。在四个棱角部位应力相对集中，也是最容易产生裂纹的部位，其产生的细小裂纹从应力集中处开始发生微裂并逐渐加剧，向顶锤的的顶面扩展。而这些都不在叶腊石的包覆范围内，也没有充分利用到顶锤钢环的加固力，大多数情况下完全靠自身的强度来承担外应力。此外，硬质合金材料具有一定的脆性，其抗剪切能力较差，在顶锤工作的过程中常常出现拉应力与剪切应力复合的情况，加载后内部的应力会急剧增加。当疲劳累积或载荷过大时，内部材料会在剪切应力的作用下屈服并造成高压砧面边缘处形成裂纹；径向剪切应力会使得裂纹区发生扩大，造成硬质合金材料在轴向挤压应力下滑移，最终导致边缘发生断裂或压溃。
为了减小磨损，避免发生顶锤开裂或者压溃的情况，相关研究人员从两个方面进行了研究，一个是对内应力的释放，另一个是改善过盈配合量。这里的内应力包括顶锤制作时和磨削加工时所产生的内应力。刚磨好的顶锤内部存在较大的应力，存放三个月后在使用能满足内应力的释放。也有学者提出对磨好的顶锤在马弗炉中进行升温并保温3-7h后逐步冷却。但是这项工艺需要控制参数的精确性要求较高，否者升温和冷却会使得原本存在的微裂纹扩大。而增加顶锤和钢环的过盈配合量有利于提高顶锤的强度，但却会增大钢环的工作量，降低预紧环的强度，其使用寿命也会大大缩短。
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钨合金在“掌中死神”---手榴弹中的应用
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- 发布于 2016年5月13日 星期五 16:14
- 作者：yaqing
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Eltra碳硫分析仪与钨粒
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- 发布于 2016年5月13日 星期五 11:08
- 作者：xuejiao
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德国Eltra（埃尔特）品牌创立于1980年，主要是注重于元素分析仪的研究和开发，从最开始的碳硫分析仪，目前已拓展到氧氮氢分析仪，热衷于分析仪的研究和制造。现在德国埃尔特品牌已经是元素分析仪领域的佼佼者，主要应用于钢铁，采矿，汽车，航空，煤炭，建筑材料和高校，研究机构。该品牌于1981年与西门子一同开发研制出电阻炉的碳硫分析仪，并且在1984年首次在德国进行销售。1988年研发感应炉的碳硫分析仪，多年来不断扩大国际市场和提高仪器技术。
其中，Eltra碳硫分析仪可以快速而准确的检测出铸铁，铜，合金，矿石，水泥，陶瓷，碳化合物，矿物，沙子，玻璃等固体材料中的碳和硫的含量。此品牌碳硫分析仪主要具备16位微处理器，一个感应炉和四个独立的分别用来检测高、低碳和硫的红外检测池。在检测过程中，此仪器可以自行切换低范围和高范围的检测。其中CS-800的埃尔特碳硫分析仪一般采用钨粒作为助熔剂，并且拥有较高的灵敏度，较宽的测量范围，和准确的分析结果等良好的性能。还有一个比较特别的地方是，在检测分析的时候，仪器可以实时显示它的工作状态来确保分析简单而可靠地进行。除此之外，该类型碳硫分析仪的检测时间只需要40-50秒，花费的时间较少，一般采用高氯酸镁和碱石棉作为化学试剂。
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Labfit 碳硫分析仪与钨粒
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- 发布于 2016年5月13日 星期五 11:12
- 作者：xuejiao
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Labfit 碳硫分析仪是澳大利亚著名品牌，该品牌在澳大利亚拥有一批经验丰富，理论基础扎实且深厚的优秀技术人员，赢得了广大使用者的信赖和好评。拥有先进的分析、检测、试验仪器，主要应用在石油、煤炭、材料、大学，化学、冶金、环保、食品、农业等领域。
其CS1232型红外碳硫分析仪在全球广受欢迎。该类型碳硫分析仪采用的是最新的固态红外吸收探测技术，具有很高的测量精准度。立式炉的使用，使温度控制在1%的设定值，这样可以降低陶瓷管破裂机率。它的操作界面比较直观易懂，采用的是48样品位进样器，分析测量时，测量系统会自动选择合适的硫测量单元。
CS1232型红外碳硫分析仪的尺寸宽为76厘米，深度为66厘米，高度为93厘米。重量约为90千克。所使用的探测方法是固态红外吸收的方法。采用立式电阻炉，单圆柱碳化硅加热元件，以此来保证温度的均匀分布。使用2 个高氯酸镁作为干燥塔，1 个玻璃棉作为过滤器。载气为纯度99.5%的氧气，气动气是干燥洁净的压缩空气，其中氧气的流量要控制在每分钟3l的流量。双纯化系统是用来防止气体进入燃烧管内，避免不必要的工业事故发生。使用的是无气孔的陶瓷的坩埚，钨粒作为主要的助熔剂。所分析的数据包括时间/日期，样品名，相关描述，样品数量，样品重量，自和动进样器位置信息，转盘编号，分析结果数据，分析曲线，分析时间，标准值等。但是分析耗时比较长，需要60-180秒。
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稀土钨电极的研究
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- 发布于 2016年5月12日 星期四 18:28
- 作者：yiping
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纯钨电极是最早使用的电极材料，主要是因为钨具有熔点高，蒸汽压低等特性。但是，纯钨的逸出功较高，且在高温下会发生再结晶形成等轴晶状组织，使得材料变脆而发生断裂。为了提高钨电极的再结晶温度，降低钨材料的逸出功，研发出了一系列稀土钨电极。
稀土钨电极是在钨的基础上，掺杂一些高熔点的氧化物作为活性物质，降低钨的逸出功。常见的稀土钨电极有钍钨电极、铈钨电极、镧钨电极和锆钨电极。其中钍钨电极发明于1913年，它具备良好的性能，但是具有放射性，长期使用会危害人类健康，造成环境污染。而铈钨电极和镧钨电极较钍钨电极具有更良好的性能，且没有放射性，具有广泛的应用前景。
钨电极掺杂稀土始于前苏联，在60年代前苏联就有稀土钨电极的相关报道。中国，在1973年成功研制和应用铈钨电极。
20世纪80年代后期，日本相关学者在新型电极材料方面取得了一些进展，研制出了一系列稀土钨电极，包括单元稀土钨电极，二元稀土钨电极和三元稀土钨电极。在单元稀土钨电极中，镧钨电极的综合性能较好，其次是钇钨电极和铈钨电极。二元稀土钨电极中，按La2O3：CeO2=1:1，La2O3：Y2O3=1:3，CeO2：Y2O3=1:3配比制备的二元稀土钨电极具有较好的性能。而在三元复电极中按La2O3：CeO2：Y2O3=1：1：3比例制备的三元复合电极，具有逸出功低、工作温度低等优点。
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