干切滚刀是一种高速、干切、绿色环保的高速数控滚齿技术。采用此类滚刀及此技术，可对淬硬钢及渗碳钢材料的齿坯进行高速、高效的一次或二次切削加工。

现行切齿刀具的材料可以归结为四类：硬质合金、陶瓷、粉末冶金高速钢和高性能高速钢。陶瓷材料作为车刀刀片使用早已普及，但作成复杂刀具的滚刀只见过试验报导，尚未见到市场供应。目前用于高速干切硬齿面加工的滚刀材料主要是硬质合金一类。我国目前粉末冶金高速钢及高性能高速钢的生产还不多见，但硬质合金由于我国有资源上的优势，理应成为制造高速干切齿轮滚刀的主导材料。根据对一些先进发达工业国家及国产硬质合金材料的分析比较，我们认为就材料本身来讲，并没有太大的差别，其生产装备与加工工艺也基本相同。但在使用过程中，有时表现出较大的差别，究其原因，可能存在以下问题。据长期从事硬质合金检测的专业人员称，由于硬质合金材料制造过程的复杂性和特殊性，采用相同设备和工艺制造的不同批次材料检测数据几乎没有完全相同的，材料的细微差别也许就造成切削性能的巨大差异。而在目前阶段，我国的材料生产商，刀具制造商及刀具使用厂家脱节，缺少紧密的交流合作必然造成材料与工艺的不匹配问题，如果解决好这些问题，如果充分发挥我国硬质合金材料资源优势，是一个值得有关部门（如工具研究所、大专院校、硬质合金专业厂等）很好研究解决的课题。

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与传统碱压煮工艺相比，挤出法碱分解黑钨矿新工艺能在较低温度下实现黑钨矿的高效分解，其主要特点有以下几个方面：

1：提高碱浓度，实现有效分解。通过实验数据可知，在碱分解的过程中，主要借助氢氧化钠与黑钨矿反应，氢氧化钠的活度随着其浓度的增加而升高，并且升高的趋势随着温度的降低愈加显著。因此在不影响传质的前提下，在较低温度增大碱浓度，不仅可以增大溶液的沸点，使反应在常压条件下进行而脱离高压设备，而且可以补偿因温度降低导致的表面化学反应速率常数的下降，总体上提高反应速率。本工艺通过大幅减少配水量，极大提高了碱浓度，因而有利于在低温度下实现黑钨矿的有效分解。

2：反应设备全开放，增加与空气接触机会。氢氧化钠浸出黑钨矿时，在温度高于102℃，且没有氧化剂存在的条件下，分解产物中铁主要以FeO形式存在，而锰则生成Mn（OH）2，在分解过程中，高黏度的黑钨矿在双螺杆挤出机内反应时全开放的。反应过程中热矿浆可不断与空气接触，在此氧化条件下，推动了反应向正方向的进行，促进了黑钨矿的分解。

3：反应设备高速旋转增碱浸速率。本工艺以双螺杆挤出机为反应器，在反应挤出过程中，相互啮合、高速旋转的螺杆为机筒内填充的高浓度、高粘度的黑钨矿矿浆提供了强烈的挤压、剪切和搅拌作用、使矿浆得到充分混匀和活化的同时，及时剥除了矿物表面的产物膜，使矿物表面得到不断地更新，提高了矿浆各组分的热交换和交换速率，因而增大了黑钨矿的碱浸速率。




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挤出法碱分解黑钨矿浸出率除了受到反应温度、反应时间、螺杆转速的影响之外还受到碱用量的影响。为了检测碱用量对挤出法碱分解黑钨矿浸出率的影响，以下通过实验数据加以说明。

检测碱用量对挤出法碱分解黑钨矿浸出率的影响，实验过程是通过在温度为120℃、螺杆转速为180r/min、反应时间为2.5h的条件下，考察了碱用量（实际用量与理论用量的比值）对黑钨矿浸出率的影响。以下表格数据是碱用量对黑钨矿浸出的影响：

从以上表格数据可以看出，虽然随着碱用量不断增加，渣中含WO3量不断减少，但当减用量为1.6倍时，渣中WO3含量为2.54%，此时浸出率已达到99.13%，浸出率较高；与传统碱法工艺相比，挤出法碱分解黑钨矿在碱用量不高，在温度更低的条件下同样获得了较好的浸出效果。因此，因此综合考虑浸出效果和生产成本，选取最佳的碱用量为理论量的1.6倍。


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挤出法碱分解黑钨矿浸出率除了受到反应温度、反应时间的影响之外还受到螺杆转速的影响。为了检测螺杆转速对挤出法碱分解黑钨矿浸出率的影响，以下通过实验数据加以说明。

检测螺杆转速对挤出法碱分解黑钨矿浸出率的影响，实验过程是通过在控制温度为120℃、反应时间为2.5h、碱用量为理论用量3倍的条件下，考察了螺杆转速对黑钨矿浸出率的影响。以下表格数据是螺杆转速对黑钨矿浸出的影响：

从以上表格数据可以看出，螺杆转速的增加有利于黑钨矿浸出率的上升。随着转速增加，螺杆对高粘度矿浆的剪切力及机械活化作用将更强。同时，在反应的过程中，矿物表面浸出剂更新速度也不断加快，物料中各组分的热交换和质交换速率提高，因此，浸出率也随之上升。综合考虑，选取最佳螺杆转速为180r/min。


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挤出法碱分解黑钨矿浸出率除了受到反应温度的影响之外还受到反应时间的影响。为了检测反应时间对挤出法碱分解黑钨矿浸出率的影响，以下通过实验数据加以说明。

检测反应时间对挤出法碱分解黑钨矿浸出率的影响，实验过程是通过用实际用量为理论用量3倍的碱调制矿浆，在浸出温度120℃、螺杆转速为120r/min的条件下加入双螺杆挤出机构，考察反应时间对黑钨矿浸出率的影响。

以下表格数据是反应时间对黑钨矿浸出的影响：

从以上表格数据可以看出，随着反应时间的增加，渣中所含不溶性WO3显著降低。当反应时间由1h延长至2.5h时，渣中WO3含量已从7.25%降至1.93%；相应的浸出率由95.49%升至99.33%。然而随着时间的延长，渣中不溶性WO3含量有所下降但是幅度不大，综合考虑生产能耗及浸出效率，选取最佳反应温度为2.5h。


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反应挤出法碱分解黑钨矿是通过将氢氧化钠溶解在水中配成溶液，加入黑钨精矿调浆，往挤出机中加入矿浆，反应结束后，将挤出料置于热水中溶解、过滤、水洗后并烘干获取而得的。碱分解黑钨精矿的过程中会受到一定因素的影响，以下介绍反应温度影响挤出法碱分解黑钨矿浸出率。

检测反应温度影响挤出法碱分解黑钨矿浸出率，通过螺杆转速为120r/min、碱用量为理论量3倍、反应时间为2.5h的条件下进行考察。以下表格数据是反应温度对黑钨矿浸出的影响：

从以上表格数据可以看出，随着浸出温度的升高，渣含WO3量不断减少，当温度升至120℃时，渣中含WO3量已降至1.93%，相当于钨的浸出率为99.33%。可见，随着温度的升高，挤出法碱分解黑钨矿浸出率也跟着升高，为了保证在一定条件下，降低能耗，节约成本，在碱分解黑钨矿的过程中应选取最佳的反应温度为120℃。


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肿瘤是威胁人类健康的头号疾病，治疗癌症的主要方法有手术、放疗和化疗。目前的放疗技术已经十分发达，其中以三维适形放疗和调强最为典型。适形放疗可以实现照射野形状与靶区吻合，而调强可以实现剂量在一个照射野内选择性分布，适形和调强技术有效的降低了周围组织的剂量水平。通常的做法是在加速器机头的底部放置一个与靶区形状相似的挡板，以此实现对正常组织的防护。

钨合金对于X射线和伽马射线有良好的屏蔽性。钨合金屏蔽件有很多的用途，例如准直器、核辐射遮罩件、聚焦器、注射器屏蔽件、遮罩药瓶以及多叶准直器等等。因此肿瘤治疗方面，钨合金屏蔽件扮演着重要的角色。如多叶准直器用两片细小的钨合金片，引导辐射光速准确照射肿瘤，从而保护病人和医务工作者免遭不必要的核辐射。




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航天器处于高能宇宙射线的辐射环境中，这些射线包括高能的重带电粒子和高通量的 γ 射线，特别是发生太阳质子事件时，航天器所处的辐射环境将更加严酷。复杂的辐射环境也对航空航天用防护材料提出了更高的要求，不仅要求材料具有屏蔽复杂混合场的功能，而且要求材料具有良好的物理性能。

钨合金为高密度合金，其钨含量通常在 90%（质量分数）以上，其密度通常也在17g/cm3以上，据研究表明当光子的能量为1.25 MeV 时，钨合金的10倍减弱厚度为铅的一半，且因钨合金屏蔽材料的高密度使其在质量轻而厚度薄，相比较而言，在空间较小的环境下，可以利用较小厚度的钨达到较大程度的减少光子剂量率的目的。同时，钨合金硬度大，强度高，抗辐射损伤且耐腐蚀。因此，钨合金为航空航天领域的理想防护材料。




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核电是一种经济、安全、清洁的能源，我国目前在建的核电站有13座，筹办中的核电站有28 座，已经成为世界上在建核电装机容量最大的国家。核反应堆的辐射防护设计一般由几个相关阶段组成，其中第一个阶段便是辐射防护材料的选择，这是因为核电辐射屏蔽装置是反应堆装置中非常昂贵的部分。据统计屏蔽费用不少于整个核动力装置造价的30％，而且附加 10倍的屏蔽衰减会使屏蔽费用平均增加 15％。低成本的屏蔽材料并不意味着整体的成本就低，屏蔽性能差的材料，要达到屏蔽要求，屏蔽体必须做的很大、很重，这样就会增加耗费。有些核动力装置（比如移动式核反应堆、核潜艇等）要求屏蔽体不能太大、太重，而且对屏蔽材料本身要求的某些方面，在很大程度上是自相矛盾的。

钨合金结合了高密度性（密度比铅高60%），良好的机械加工性，良好的耐腐蚀性、高辐射吸收能力（优于铅和钢），高强度等特性，当遇到特有的应用，比如说水下应用、箱体结构的屏蔽层时等，钨的屏蔽效果能够真正的显示出来。因此，钨合金成为核电辐射屏蔽领域的最佳原材料。




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目前主要的中子屏蔽复合材料有钨合金、含铅混凝土、利波维茨合金、Rad-block、铅硼聚乙烯、聚乙烯醇-聚乙烯（PVA-PE）、环氧树脂碳化硼铝（Al-BC）等。但许多中子屏蔽材料都有其各自的不足，难以满足不同领域的辐射防护要求，主要表现为含铅物质容易污染环境；利波维茨合金不仅含有铅并且还在生产制作过程中产生有毒气体；Rad-block制作工艺复杂并且需要特殊设备；铅硼聚乙烯、PVA-PE机械强度差、耐热性和耐持久性均不理想；环氧树脂碳化硼铝（Al-B4C）各种性能均较理想，但其中的碳化硼价格十分昂贵。因此，需要寻求一种新的屏蔽材料来满足各种需求。

高密度钨合金具有热膨胀系数小、抗蚀性和抗氧化性能好、导电导热性能好，强度高、延性好、抗冲击韧性好，良好的射线吸收能力等优异性能，同时钨合金屏蔽件不产生二次韧致辐射，硬度大而且同样的屏蔽效果厚度仅为铅的2/3，且钨抗辐射损伤且耐腐蚀。因此，钨合金屏蔽件以其高密度、极强的防γ射线能力，高强度，无毒环保等优势成为中子屏蔽领域的重要选择。




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