钨坩埚的主要制作原料是金属钨，它是主要通过对钨的深加工形成的。得益于钨具有熔点沸点高，热传导率大，高温强度好，抗磨耐腐蚀性强，热膨胀系数小等优良特性，钨坩埚在稀土冶炼，石英玻璃和晶体生长等行业的到广泛应用。

作为稀土冶炼的重要部件，钨坩埚的使用性能和寿命十分重要。在以前，主要是用钨、钼、钽板坯卷焊而成的坩埚来进行稀土熔炼。但是由于这类坩埚焊缝存在较多缺陷，严重影响其使用寿命。对于高温、高纯的稀土金属，焊接生产出来的坩埚使用寿命短的问题就更为明显。针对此问题，研究者研制出了烧结型钨坩埚,很好的解决了焊缝的问题。烧结型坩埚密度高、纯度高、寿命长、使用方便等特点使稀土冶炼行业更重视对其的应用。钨坩埚与其他种类的坩埚相比，对冶炼金属的污染更少，使用寿命更长等特点，因此在稀土行业使用十分普遍。

由于钨的熔点高达3600℃，因此钨坩埚作为核心容器被广泛应用于蓝宝石单晶生长炉的工业炉内的，其使用的工作温度环境一般在2000℃以上。特别对于蓝宝石单晶生长炉来说，具有高纯度、高密度、无内裂纹、尺寸精准、内外壁光洁、等特征的钨坩埚大大提高蓝宝石晶体生长过程中的种晶成功率。除此之外钨坩埚还对蓝宝石晶体的拉晶质量控制、脱晶粘锅以及使用寿命具有关键性的作用。

石英玻璃是二氧化硅单一成分的非晶态材料。用水晶，硅石，硅化物为原料，经高温熔化或化学气相沉积而成。因此就需要具有熔点沸点高的钨坩埚作为核心容器进行制作。除此之外，钨坩埚还可以大大提高石英玻璃的成品率。

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等离子喷涂成形法：首先准备合适钨坩埚成品的石墨模芯，然后将其固定在密闭式的转盘上，在密闭室处于真空的状态下通入具有高纯度的氩气。之后使用离子喷涂设备在石墨模芯表面喷涂，喷涂到符合成品的设计要求就进行冷却。最后进行机械加工形成钨坩埚成品。

化学气相沉积法（CVD）：此方法是在被加热的固态基体的外表上，通过气相化学反应产生固相沉积物的制备工艺。该制备方法主要的原料是六氟化钨和氢气，两者氧化反应后生成气相沉积钨原子。在事先加工的一个符合要求的铜基体的表面上沉积一定厚度的钨之后，钨坩埚基本成形，最后进行处理加工，退火生产出成品。

柳焊成形法：该制备方法包括柳接和焊接两种方式。柳焊是指将两种或两种以上的金属用柳钉连接起来。焊接是指两种金属的连接部位在高温的情况下被熔化到一起。用柳焊成形法制备钨坩埚要先将钨板柳焊成钨筒，然后将钨筒与圆形钨板进行柳焊操作，最后形成钨坩埚成品。                                                                                                    

钨坩埚属于钨深加工的产品且具有很高的附加值，因此，许多研究者都在研究钨坩埚的制备方法，到目前为止，这些制备方法已被广泛应用于各种产品的生产。其中最为普遍的到应用的是等静压-烧结法，锻造加工法和柳焊成形法。这三种方法制备的工艺较为成熟，生产出来的钨坩埚的性能较好且质量稳定。

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作为金属钨制品之一的钨坩埚具有优良的特性，比如熔点，沸点高，抗摩擦性强，热膨胀系数小等性能，使钨坩埚广泛应用有稀土冶炼，石英玻璃，电子喷涂等行业。再者，我国是世界上钨资源最丰富的国家，因此，钨坩埚的相关用途也得到了较快的发展。根据钨坩埚的制造工艺，可以将钨坩埚主要分为锻造钨坩埚和烧结钨坩埚两种类型。以下将对两种类型进行简要介绍。

锻造钨坩埚：锻造是一种通过锻压机械对金属胚料施加压力，使其产生塑性变形，从而获得具有一定机械性能，一定形状和尺寸锻件的加工方法。锻造钨坩埚的制作原料是的是实心的钨棒。锻造钨坩埚是在经过车床车制后，加工成型的产品。其优点是钨坩埚的密度大且不容易腐蚀，使用周期较长。

烧结钨坩埚：烧结是指将粉状原料加工为致密体的一种传统的工艺过程。烧结钨坩埚采用的原料是钨粉。通过烧制成型后，经车床加工获得钨坩埚。烧结钨坩埚的特点是可以生产大规格的钨坩埚。

钨坩埚具有良好的高温抗氧化能力和抗电化学腐蚀能力，是比较好的高温辅助材料。锻造钨坩埚和烧结钨坩埚虽然优点较为突出，但是两者仍然存在一些问题。比如，在烧结钨坩埚进行烧结的过程中，由于烧结的温度很高，烧结矿无法将热送至高炉，即便是对部分余热进行回收，还是会有大量废热排除，会对生态环境造成一定的影响。烧结钨坩埚：烧结是指将粉状原料加工为致密体的一种传统的工艺过程。烧结钨坩埚采用的原料是钨粉。通过烧制成型后，经车床加工获得钨坩埚。烧结钨坩埚的特点是可以生产大规格的钨坩埚。

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随着钨工业的快速发展，市场对钨坩埚的需求量也逐渐增加，对产品的要求也越来越高。因此，钨坩埚的制备方法及其特点，对钨材料的开发利用具有很重要的意义。以下将对这3种方法进行简要分析。

等静压-烧结法：当今工业生产钨坩埚最主要的制备方法之一就是等静压-烧结法（以下简称烧结法）。烧结法是先按照产品所要求的尺寸进行模具的组装，然后是将那些有达到国家标准的钨粉原料装入模具并且要对其进行密封。接下来是将其放入等静压机中以压强为180-250MPa开始压制操作，然后是把压坯放在升温率为80-150  ℃/h的高温感应烧结炉中进行烧结，高温保温时间为4-8小时最佳。最后就是按照产品要求对其进行车加工，加工完后就是要对成品的外观，尺寸，密度等进行质量检验。

锻造加工法：采用锻造加工法制备钨坩埚主要是通过三个步骤来完成。它们分别是坯料准备，锻造和机加工。一般情况下，坯料的相对密度是90%-95%，在准备坯料时要根据成品的要求来计算出所需要的钨棒尺寸和质量。然后将准备好的坯料，也就是钨棒放入氢气炉中进行加热，要将温度加到1400-1600℃才行。保温一段时间后进行锻造开坯，然后再次对坯料进行多次加热和锻造，直到坯料的尺寸符合要求。完成锻造后，对坯料进行退火处理，然后根据成品的要求进行尺寸的加工。

旋压成形法：在用次方法制备钨坩埚时，要先准备钨烧坯，然后使用热轧工艺将其热轧成符合设计的薄板，并将其加工成圆片，放在热旋压机上。接着对氢气和压缩空气的混合火焰进行加热，经过多次旋压后，钨板外形变为坩埚的形状，最后冷却形成钨坩埚成品。

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硬质合金主要是由硬质相WC与粘结相Co组成，其具有良好的硬度、强度以及耐磨性，在金属切削行业中有着较为广泛的应用。而为了进一步提高硬质合金刀具的硬度和耐磨性，在实际生产中常常通过调整合金中粘结相的含量以及添加立方相碳化物（如TiC、TaC、Cr3C2等）等方法或是通过引入涂层技术（如CVD化学气相沉积、PVD物理气相沉积）在硬质合金基体表面涂覆表面硬度更高、化学性质更稳定的陶瓷相层。但是由于涂层的硬质合金基体在热膨胀系数以及结合力上存在一定的差异，因而在工作中易发生涂层开裂甚至剥离的现象，从而影响了硬质合金涂层刀具的使用性能，降低了整体的工作效率。新型功能梯度硬质合金（Functionally Graded Cemented Carbide）的出现有效地抑制了涂层裂纹的形成和裂纹向基体的扩展，从根本上提高了硬质合金刀具的可靠性和使用寿命。

从组分上看，功能梯度硬质合金还可细分为非平衡碳硬质合金和含氮硬质合金。非平衡碳硬质合金或称贫碳硬质合金通过渗碳工艺可制备用于凿岩用双相硬质合金；而含氮硬质合金则可根据内部氮平衡分压与环境氮平衡分压之差，可实现氮化和脱氮，并分别形成两种截然不同的表层。氮化形成表面富立方相的硬化层；脱氮则形成表面无立方相（CCFL，cubic carbide free layer）韧性层。其形成的机理是环境中的氮气分压低于烧结体氮气平衡分压，氮气发生逸出，从而发生脱氮并形成CCFL。相比于传统结构硬质合金制备工艺，CCFL功能梯度硬质合金最大的不同也是最为关键的一环在于烧结工艺。由于原子在液相中扩散速率较快，CCFL通常选择在液相阶段形成而成为梯度烧结，通常采用氩气与氮气的混合气氛阻止氮原子逸出。采用显微硬度法、纳米压痕法和XRD（X-ray diffraction）测定CCFL结构硬质合金的硬度、断裂韧性以及应力状态。可以得出其硬度的变化与粘结相含量相匹配，在CCFL中硬度有所下降，而断裂韧性有所上升，并整体处于弱压应力状态，这就对裂纹的形成和扩展产生了抑制作用。

影响CCFL硬质合金的因素有许多，如烧结工艺、碳氮含量和相关化合物等。随着烧结时间的延长和烧结温度的升高，CCFL的厚度也随之增加，形成速率也不断加快；而随着氮含量的增加，氮在液相中的活动范围变广，其所形成的CCFL驱动力增大，形成速率得到提高；高碳含量可显著提高富Co幅值，利于CCFL的形成。此外，氮化物与碳化物含量从零开始增加，CCFL形成能力增强，厚度增加，但是氮在粘结相中的溶解度是有限的，当其达到饱和此时CCFL形成能力最强。之后在增加氮化物，未溶解的氮化物要花费更长的时间进行溶解与扩散反而阻碍了CCFL的形成。

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钨电极在焊接、切割、喷涂和冶金工业领域中的应用越来越广泛。纯钨电极具有较高的电子逸出功，因此起弧难，稳定性也较差。为改善纯钨电极的不良特性，在纯钨中加入稀土氧化物可以改善电极的焊接性能，从而大大扩大电极的应用领域，常见的稀土钨电极有钍钨电极、铈钨电极和镧钨电极。

钨电极通常采用粉末冶金的方法制取。其主要工艺包括掺杂、混料、压制、预烧、垂熔制取金属坯条、然后再经过多阶段的旋锻加工、再结晶退火、拉丝矫直、磨光等一系列工序制得。钨电极的制备工艺复杂，从原始的粉末掺杂到制得成品要经历十几个工序，每个工序之间环环相扣，相互影响。因此控制钨电极材料的生产工艺，制定合理的工艺参数，对制得高性能的钨电极具有重要的意义。

掺杂工序是制备钨电极的第一个工序，是否均匀掺杂稀土元素会对钨电极性能产生直接的影响。早前的掺杂方式是通过固-固掺杂氧化钨与其他稀土氧化物，但是其效果并不理想，经过不断改进，目前，通产采用固-液掺杂。固-液掺杂主要是氧化钨和稀土硝酸盐溶液的掺杂。这种掺杂方式大大提高和掺杂的均匀性，提高了钨电极的性能。

按一定比例的氧化钨和稀土硝酸盐放入掺杂锅中进行掺杂，当稀土硝酸盐溶液充分润湿氧化钨后，启动掺杂锅内的叶轮，边搅拌边加热，从而实现均匀掺杂。

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