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
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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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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
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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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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
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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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钨合金配重件在滑雪板中的应用
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- 发布于 2015年12月24日 星期四 14:20
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滑雪运动在现代深受人们的喜爱，也逐渐发展成为一项竞技比赛，其项目和领域也在不断地扩展。滑雪所使用的滑雪板一般采用木材、塑料以及金属材料等混合制成。为了使滑雪板具备更好的平衡性和速度通常可以在滑雪板中增加配重块，重量可调节。
滑雪板在平放时没有收到任何重力的挤压会有形状，而当承受了人体的重量时滑雪板就会发生变形被踩平，不同的滑雪板型会有不同的形变压力从而产生不同的弹性能量。但为了在弯道时保持稳定平衡的滑行效果，需对滑雪板增加配重。
对于滑雪板而言，由于经常性地在雪地上摩擦，且板身较为轻薄，因此用以制作滑雪板配重件的材料应具备密度大、体积小、抗腐蚀、耐磨性好，坚固耐用、加工性能好以及不易变形等等一系列的性能。如果滑雪板重量过轻，会使得滑行过程中产生较大的震动从而失去滑雪板的控制平衡性。因此用钨合金材料可以根据需要加工成各种形状的钨合金配重件运用于滑雪板中，达到平衡滑雪板、减轻滑行震动以及控制滑行速度的目的。
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钨合金游戏鼠标配重
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- 发布于 2015年12月24日 星期四 14:18
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鼠标是电脑的标配之一，在生活中也是必不可缺的产品之一。早期的鼠标内置了许多的传感器，因此较重，但是随着科技技术的发展和生产工艺的提升，现如今鼠标也越来越小巧轻便。但是这种轻便的鼠标对于热爱玩游戏的玩家来说很影响使用手感。因为游戏鼠标大多都需要精准定位，这源自于光学辨识芯片的不断改进。但由于每款鼠标对应不同人群都有主观产生的“手感”，不同人对于鼠标的把握力度都不尽相同，有的人喜欢轻一点的，有些人却喜欢重一点的。因此如果使用者认为这款鼠标没有“手感”，那么鼠标的精准定位将不复存在。
这种情况下，给鼠标增加配重块就可以很好地解决这一“众口难调”的问题。可以根据个人的不同需求，增加不同重量的配重。通过配重来调节鼠标的重心，来保证鼠标的稳定性。目前鼠标配重块主要应用于游戏鼠标。
内嵌的鼠标配重块主要分为两种类型：固定型和调节型。目的就在于让游戏玩家在使用鼠标时能有良好的手感，不会感觉鼠标很空。调节型鼠标配重相较于固定型的来说会更受欢迎，因为使用者可以自主调节，增加或减少内嵌的配重块来达到自己最满意的状态。一般的鼠标配重块都采用铁件，但是对于有些外观设计较为时尚（小孔镂空）的鼠标来说，使用久了手上的汗渍会将铁件腐蚀，导致生锈。如果用铅配重的话，由于铅有毒，时间久了会对人体造成伤害。基于此，钨合金作为一种高密度、无毒环保的材料用来制作游戏鼠标的配重最为适宜。
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钨合金飞机副翼配重块Ⅱ
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- 发布于 2015年12月24日 星期四 14:15
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颤振在飞机飞行包线范围内是不允许发生的，如果在飞行过程中发生了颤振，就会引起飞机结构的破坏，危及飞行员以及机上乘客的生命安全。而通过在飞机的副翼增加钨合金配重以及改变配重的位置来调节颤振速度，可以很好地改善机翼的颤振特性，因为钨合金配重块可以减少或者消除颤振，从而确保飞行安全。
研究表明，通过对飞机进行变重心、变旋转频率颤振分析后发现如果副翼的重心越靠后，旋转频率与机翼二弯频率越接近，那么就会越容易发生颤振。这种情况下，通过调整副翼的密度和副翼集中的质量来调节副翼重心位置，即在副翼的前缘分别添加不同重量的配重块。从下图中可以看出，在不改变配重重量的情况下，采用前伸配重方案对提高颤振速度十分有效，而且前伸距离越长，副翼重心就越靠前，颤振速度也会越高。因此，合理选择配重的位置和配重的重量均可以提高飞机的颤振速度，从而使得飞机的稳定性和平衡性更高。
由于副翼狭长的特性，使得安装于副翼上的配重件应具备体积小但比重大的特性，而钨合金由于其高密度的特性，可以在较小体积的情况下表现出较好的重量比，因此是用来制作飞机副翼配重的绝佳材料。
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钨合金飞机副翼配重块Ⅰ
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- 发布于 2015年12月24日 星期四 14:12
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钨合金配重块在航空航天领域的用处通常在于优化飞行器的飞行控制性能，比如说升降舵、方向舵、惯性系统以及副翼等等。钨合金的高密度和环保的特性也使得它比其他传统材料（钢、铁或铅等）制成的配重块更具有优势，因而被广泛应用于航空领域。
对于一架正高速飞行于天空的飞机来说，良好的稳定性和平衡性是保证其安全飞行的首要条件。实际飞行中，飞机是需要通过操纵方向舵偏转来实现航向的偏移，这称为航向操纵。航向操纵和横向操纵是密不可分的，两者互相配合、协调进行。而飞机的横向操纵（使飞机绕机体纵轴旋转的操纵）则是靠飞机的副翼来实现的。那么什么是飞机的副翼呢？飞机副翼是飞机飞行操纵面的重要组成部分，能使飞机产生滚转力矩，以保证飞机具有横向操纵性。其作用就是控制飞机机身围绕纵轴旋转，从而实现水平方向上的转弯，它位于飞机机翼的外侧，是一块比较狭长的可动翼面。
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仲钨酸铵(APT)物性生成条件的研究
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- 发布于 2015年12月24日 星期四 10:09
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仲钨酸铵(APT)是生产金属钨粉的重要中间产品，要保证钨粉的质量，除了APT的化学纯度应符合规定的标准之外，其平均粒度、粒度分布及晶体形貌等物理性能也应满足一定的要求。随着现代科学技术的飞跃发展，对各种粒度和不同粒形钨粉的生产，提出了越来越多的要求，因而对原料APT的要求也越来越高。对APT的结晶条件，有关学者已进行过广泛探索和讨论，但全面系统报道很少，而且结果也不完全一致。为探明生产APT的基本条件，本文试图基于近期所做的若干试验研究，对制取APT结晶的问题，在理论上和工艺实践上作出某些分析和探讨，提出某些观点供参考。
蒸发结晶的物性基础与方案制定
蒸发结晶是使钨酸铵料液达到过饱和，促使物料发生相变，从溶液析出纯化了的晶体过程。钨酸铵溶液析出APT晶体，要通过失氨来调整溶液的PH，进入到仲盐生成区才能进行，工艺上实现失氨调整PH可采用蒸发结晶、中和结晶等来实现。
仲钨酸铵晶体物性是由晶核形成速度与晶粒长大速度所决定。APT成核速度取决于：(1)APT周相从液相中结晶析出的速度，它正比于晶核形成的过饱和量(溶液浓度与平衡浓度之差)；(2)是APT的溶解速度，即已经析出的APT晶体又重新进入溶液的速度，它决定于溶质的平衡溶解度。决定晶核生成速度的主要因素是过饱和度。一种新根的晶核生成只有过饱和度达到一定时才有可柏形成。APT晶粒的成长速度机理仍在研究中，一般认为：当晶核形成后，溶质沉积到晶格上而逐渐长大。
当温度升高，扩散系数和溶解度都会增大晶体生长速度也增大，如过饱和度增大，则溶液内生成的晶核多，那么晶核形成的过饱和量也就下降，则生长速度减小。所以升高温度，降低溶液的过饱和度有利于粗晶的生成。根据这些原理，我们选择影响溶液ApT过饱和度各因素，通过控制晶核的形成速度与晶粒的成长速度来制取各粒级的APT。
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氧化铁掺杂对三氧化钨陶瓷热电性能影响
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- 发布于 2015年12月23日 星期三 17:50
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掺杂能改变一种材料的微观结构与性能，是改善材料某一些关键性能的一种有效方式。三氧化钨（WO3）陶瓷虽然本身具热电性能，但是要将其应用于热电器件还必须对其进行掺杂，改善其热电性能。本文采用的掺杂物为氧化铁（Fe2O3），采用手工研磨方式加入掺杂物，在空气中烧结，温度为1100℃。
从微观结构上来看，掺杂后的WO3陶瓷的晶粒要明显小于未掺杂，致密度更好，但是随着Fe2O3的掺杂量大的增大，晶粒的尺寸又逐渐变大，晶粒当中的杂质也越来越多，之所以出现这种情况主要是由于Fe2O3掺杂浓度是否大于Fe2O3在WO3陶瓷溶解度。在溶解度范围内掺杂量越大，陶瓷晶粒越小，致密度更好；超出溶解度范围后则会就会生成第二相FeWO4，掺杂量越大，二相FeWO4就越明显，晶粒当中的杂质也越来越多。
电导率上的变化，掺杂Fe2O3之后WO3陶瓷的电导率明显要高于未掺杂的陶瓷，而且电导率会随着掺杂量增加不断提高。其中的原因为，Fe2O3为金属氧化物，本身就具有良好的且大于WO3的导电率，所以电导率随着掺杂浓度的增加而增加。赛贝克系数则与电导率相反，未掺杂的WO3陶瓷赛贝克系数绝对值要大于掺杂之后的。掺杂Fe2O3之后的WO3陶瓷虽然功率因子比未掺杂的高，但是增长幅度却并不明显，主要是由于赛贝克系数绝对值变小了，而功率因子是受电导率与赛贝克系数影响的，当掺杂量为5.0mol%时，功率因子最大。
随着Fe2O3掺杂量的增加，WO3陶瓷电导率上升，主要归功于Fe2O3自身良好的电导率。
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烧结温度与气氛对三氧化钨陶瓷热电性能影响2/2
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- 发布于 2015年12月23日 星期三 17:46
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烧结温度都为1100℃，分别在空气、氧气、氮气以及真空情况下烧结三氧化钨（WO3）陶瓷，并且从晶粒尺寸、致密度、电导率、赛贝克以及功率因子这五点分析不同的烧结气氛对WO3陶瓷造成的影响。
通过实验数据得出：不同的烧结气氛使陶瓷的晶粒大小与致密度变化非常大，氮气情况下，颗粒变为不规则形状，晶粒尺寸无法计算；真空情况下，晶粒尺寸偏小，晶粒生长明显被抑制；氧气情况下，晶粒尺寸与致密度最大。从电导率来看，不同气氛下烧结的WO3陶瓷电导率大小关系为：真空>氮气>空气>氧气，主要的原因为不同烧结气氛下，三氧化钨陶瓷氧空位浓度的浓度会有所不同。真空与氮气气氛下烧结的陶瓷中有大量的氧空位，一个氧空位能够为WO3陶瓷提供两个电子，载流子浓度上升，电导率变大，；而氧气气氛下的陶瓷氧空位浓度低，所以电导率更小。在四种烧结气氛中烧结的WO3陶瓷，赛贝尔系数绝对值最大为氧气气氛，真空与氮气数值差别不大，并且数值最小。而由于赛贝克系数数值大小与载流子浓度成反比，所以真空与氮气烧结出的陶瓷赛贝克系数绝对值更小。从功率因子方面来看的话，真空与氮气气氛下烧结的陶瓷比空气气氛下的稍微大一些，氧气气氛下的功率因子最小。
综合分析，真空与氮气气氛下烧结出的WO3陶瓷功率因子最好，并且相差不大。而空气气氛下烧结出的陶瓷虽功率因子不如前两者，大约为前两者的90%，但是由于真空与氮气气氛下陶瓷致密性很差，空气下烧结致密性显著好于前两者，多了15%左右，所以认为空气为WO3陶瓷改善热电性能的最佳烧结气氛。
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