常见的硬质合金球齿的齿形多为圆头形、弹头形，但是在使用过程中，常规的圆头形硬质合金球齿很容易发生钝化，从而影响掘进的效率；而弹头形硬质合金球齿由于齿冠尖细且齿冠球半径较小，因而在大冲击功或岩层较为坚硬的情况下，容易因基体强度不足而发生破碎。因此，硬质合金球齿的齿形结构对其使用性能上有着较大影响，对球齿的齿形结构进行优化也成为了相关研究人员的研究方向之一。

基于球形压模破岩有效机理和弯曲应力恒等理论，国内的研究人员设计出了耐钝性硬质合金球齿。这种球齿结合了圆头齿和弹头齿二者的优势，齿头由球冠形体和近似圆锥体组成；其中球冠形体进行球形压模破岩，近似圆锥体进行楔形压模破岩，球形压模在前破岩为主，楔形压模在后破岩为辅，形成了共同破岩的良好效果。此外，通过分析球形压模和楔形压模下岩石的应力分布规律，证明了耐钝硬质合金球齿的破岩效果更好、钻速更快、抗冲击韧性更好、不易钝化。有实验数据表明采用耐钝硬质合金齿的潜孔钻头寿命和平均钻速分别比弹头齿钻头高36%和28%。另一种优化球齿则采用前级超硬球体和二级超硬球体组成，在前级超硬球体破碎岩石后产生剪切体；当钻头再冲击岩石时，第二级超硬球体冲击剪切体，对岩石重复破碎。这就使得硬质合金球齿钻头在钻进较长进尺时不需提钻以及对钻头进行出刃处理，还能保持良好的碎岩能力和自锐性能。

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硬质合金球齿是由硬质相WC与粘结相Co组成的具有高硬度、高强度、高耐磨性以及冲击韧性的凿岩工具。相比于其他材料的同类产品其具有更高的钻掘速度，使用寿命延长了5-6倍，既节省了工时、提高了效率，又减少了换齿频率、减轻了体力劳动。随着工况环境的日趋复杂，凿岩对钻具性能的要求也越来越高，尤其是高风压钻具所使用的硬质合金球齿不仅需要极高的硬度和耐磨性，同时还需要良好的韧性以防止脆性断裂。而细晶结构就能有效地提高合金的使用性能，有研究表明，超细晶及纳米结构的硬质合金球齿在粘结相含量不变的情况下，当WC晶粒度小于1μm时，球齿的硬度和强度都能得到大幅的提升，并且随着WC晶粒度的进一步减小，球齿性能的提高幅度更为显著。由于纳米晶粒度小，而比表面积大、表面活性强，所以具备纳米结构的一些优异性能，如降低烧结所需温度、硬度、强度、耐磨性以及单齿冲击韧性的提高、使用寿命的延长等，是目前硬质合金材料的研究热点之一。

梯度结构硬质合金是在上世纪80年后末期研发出的一种多相结构硬质合金，其主要特点是成分和组织呈梯度分布。梯度结构硬质合金的制备原理是采用低碳硬质合金通过真空烧结获得含η相的硬质合金，并在渗碳气氛中处理以改变Co粘结相的分布使球齿的不同部位分布不同的Co含量。这样一来硬质合金球齿组织结构上呈现出Co的梯度分布，即最外层 — 贫Co层、中间层 — 富Co层、内层 — WC、Co、η三相显微组织。外层由于WC含量较高，具有较好的耐磨性；而中间层Co含量高，具有较好的韧性。因此在凿岩过程中具有更高的破坏载荷。

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在钨电极中加入不同含量的稀土元素对电极的加工性能会产生不同的影响。稀土粒子能够阻碍钨晶粒变形，因此在钨电极中添加稀土元素，材料的变形抗力会增加，在加工的过程中需要降低道次加工量。另外，稀土钨电极相较于纯钨电极的结晶温度更高，在加工时也要适度提高加工温度。

在稀土钨电极中，稀土相得粒子尺寸大约为1~2um，而钨晶粒约为10~20um。在加工过程中钨晶粒先变形，钨晶粒呈现扁平组织。随着加工的深入，钨晶粒继续扁平化，呈现纤维状组织，稀土粒子也发生变形，组织沿着变形方向延伸。其中较大的稀土粒子开始脆断为小粒子，平行于变形方向分布。到了拉丝阶段，稀土粒子脆裂为1um左右的小粒子。稀土粒子的这种变化使得钨电极材料的组织更加均匀，在加工过程中，可以协调形变，承受更大的变形量。

为了了解稀土粒子对钨电极硬度的影响，采用纳米硬度计进行测试发现机械的压头压在钨基体上时，硬度曲线值达到峰值约为6.4GPa，然后呈下降趋势。随着压下量的增加，曲线下降，说明稀土颗粒的力学特征所占比例越来越大，压入深度在900um左右，显示出的稀土硬度值为5.4GPa，表面稀土粒子的硬度小于钨粒子。因此在相同的条件下，稀土粒子更容易变形，相较于钨晶粒，随着加工的深入，稀土晶粒更容易脆裂为小粒子，而细化的晶粒有利于后续的加工。

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钨电极在焊接领域的应用是最广泛的。在等离子弧焊接、切割及非熔化及氩弧焊中大多采用钍钨电极，但是由于钍钨电极具有一定的放射性，会对环境和人体健康产生一定的影响，其中钍钨电极放射性活度达13.22x10¹⁵Bq/kg。随着研究的深入和技术的革新，生产者研究出了不同性能的稀土钨电极，用来代替高性能的钍钨电极，其中铈钨电极和镧钨电极的使用较为广泛。在钨中添加含量为2%~4%的氧化铈，制得而成铈钨电极。铈钨电极常用于直流电中，不仅容易引弧，电极烧损量少，且允许的焊接电流密度大于钍钨电极。而用于交流氩弧焊中，铈钨电极的烧损率会高于钍钨电极，且选用的焊接电流允许范围要小于钍钨电极。

钨电极还可以用于电光源领域中，稀土钨电极具有功函数低、熔点高和蒸汽压力低等特点，所以常作为灯用放电电极材料。钨电极耐腐蚀、抗高温等性能，这些优良性能可以减低负载温度、减少电极烧损和侵蚀，从而延长灯泡的使用寿命。钍在钨中的可溶度低，因此钍钨电极用于灯泡中不仅能保持低的功函数，且也能产生稳定的电极电弧。为了扩大钨电极在电光源领域的应用，研究者通过液-固混合制备而成小功率金卤灯电极，并组装成70W的金卤灯整灯，对比不同稀土钨电极的在灯泡中的应用发现，镝钨电极和镝钇电极金卤灯的防溅性能和抗腐蚀性能可以达到钍钨电极的水平。

钨电极也常用于等离子发生器中。电弧等离子具有很高的热源温度、能量集中和加热效率高等性能，被广泛应用于切割、热喷涂、焊接、熔炼、新材料合成、超细粉末制备等领域。在等离子发生器中阴极要承受高温辐射和高能离子轰击和烧蚀，钨电极具有高强度、抗腐蚀和耐高温等特性，被认为是在等离子发生器中最佳的阴极材料。

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钨铜复合材料在电触头、高压开关、断路器等方面都有着较为广泛的运用，特别是在高压SF6、空气/油介质、大电流断路器上的使用量较大。近年来，真空高压开关发展迅速，相应的触头材料也在发生着革新。与其他触头相比，真空触头材料的要求也较高，除了需应满足一般开关性能外，由于真空中触头表面特别干净，比在空气中更容易被熔焊，因而要求具有更高的抗熔焊性、足够高的耐电蚀能力、低的截止电流以及低的含气量。而钨铜材料的优良性能可以完美满足真空高压负荷开关触头的要求。

在压制成型方面，对于薄片状的钨铜触头来说，采用冷等静压处理（CIP），设备投资大，材料的利用率较低。而采用机械模压成型，需要注意磨具间隙和钨粉粒度的选择。间隙太小，则会造成脱模困难；间隙太大又会使得钨粉容易划伤模具，使压坯产生裂纹。在烧结工艺方面，烧结多孔钨骨架是制造钨铜材料的关键工序，高温烧结容易去除杂质，从而保证电导率和气体含量达到要求。在烧结过程中也需考虑钨粉粒度大小、粒度分布和压制密度。温度过低，孔隙度较高，使得产品密度和硬度偏低；温度过高，孔隙度较低，含铜量较少，电导率降低。总的来说，采用纯钨粉作原料，经机械模压成型、氢还原炉烧结、氢气保护渗铜工艺生产的真空高压开关用钨铜材料，多孔钨骨架强度高，气体含量低，铜呈网络状分布，覆铜层与钨铜基体结合紧密。

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钨这种材料具有高硬度、高强度、高韧性等优良性能，以纯金属及合金的状态广泛运用于现代制造中，常见的硬质合金、高比重合金、热强合金、耐磨合金、电工合金、真空元件、触点开关等，已逐渐成为化学工业、冶金工业、机械工业、石油工业、航天工业、核工业以及国防工业等不可或缺的重要材料。钨作为一种重要的战略资源，而我国钨矿资源丰富，总产量和出口量都是世界第一。不过据有关专家学者推测，钨资源再开采50年后就会面临严重短缺的局面，各个国家也开始关注钨的回收利用，尤其是对废物合金的回收。据相关数据统计，国内每年有将近几十吨的废钨铜合金没有合适的回收方法加以分离和利用，从而造成极大的损失和浪费。目前较为常见的方法包括硝石熔融法、化学置换法、电解法、高温氧化法、磷酸浸取法、锌熔蒸发法等，但是这些工艺的流程相对复杂冗长，且成本相对较高、稳定性较差，无法得到工业化推广使用。

这里我们所介绍的酸解法是基于铜与酸发生反应，而钨不与酸发生反应的原理从而有效分离钨铜合金的钨与铜。常见的钨铜合金废料，如触点、电器开关、电极用钨铜合金、真空零件、离子轰击受热器用钨铜合金。废钨铜合金中铜的含量一般为10-40%，钨含量一般为60%-90%。由于钨铜合金中的Cu是借助于毛细管的原理渗入到多孔的钨烧结体的孔隙中或是用铜液浸渍钨坯，这样一来给酸解法分离钨铜合金提供了良好的条件。在低温下，铜与硫酸反应生成硫酸铜溶液，而金属钨不发生反应。在通过粉碎、化学分离、浓缩结晶、洗涤干燥后便可获得钨粉。以下是几种方法回收钨回收率的对比：

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蒸镀显像管一般采用钨加热子也就是钨绞合螺旋作为加热元件。在真空中将金属进行加热，利用加热子将其蒸发在被蒸镀的物体表面，形成一层薄膜，就是蒸发镀膜的过程。这个过程需要用到的加热元件需要有很好的耐高温和耐腐蚀性能。目前，通过钨丝绞合绕成各种形状的螺旋线圈也就是人们常说的钨加热子是国内外大多数用户的首选。

但是在蒸镀的过程中，这种钨绞合螺旋的使用寿命并不能持续很长一段时间，无法达到所需稳定的使用寿命的要求，严重降低显像管蒸镀的自动化效率。影响其使用寿命的主要原因是钨丝的再结晶组织，和铝的插入量。

经试验表明，丝材表面的晶界越多，也就是晶粒越小的情况下，铝就越容易扩散，就会导致钨绞合螺旋开始变形甚至断裂，最终结束其使用寿命。另一个主要原因是铝的插入量和流动性的影响。在显像管蒸镀的过程中，一般情况下厂家插入钨绞合螺旋的铝量或多或少会超过理论蒸镀量，这就会造成每次蒸发完毕后会有残留的铝继续与钨发生反应，生成W-Al化合物，该化合物会污染钨丝，这样一来就大大缩短了加热子的使用寿命。实践证明，相比有铝残留物的状况，如果没有铝残留物的话，加热子的使用寿命可以提高1倍。总之，随着铝插入量的增多，钨绞合螺旋的寿命就会减短。

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将金属在真空中进行加热，使其蒸发在被蒸镀物体的表面上，然后形成一层薄膜，这个过程就是真空镀膜，目前广泛应用于电子，玻璃，装饰品等生产领域。现在国内外大多数用户都选用钨丝绞合后制备的钨加热子作为真空镀膜的加热元件。其中显像管蒸镀过程就主要用钨丝加热子作为加热元件。

显像管是一种电子（阴极）射线管，是电视接收机、监视器重现图像的关键器件。它的主要作用是将发送端（电视台）摄像机摄取转换的电信号（图像信号）在接收端以亮度变化的形式重现在荧光屏上。为了高质量地重现图像，要求这种电子射线管的屏幕尺寸要大，图像清晰度要高，荧光屏有足够的发光亮度。此外对不同用途的射线管有各种具体要求。

这种电子射线管的显像原理是在电视接收机中，由视放末级把经过放大的视频图像信号送到电子射线管阴极，用以控制电子束电流的强弱，从而显示图像。这种电子射线管中的荧光屏是由屏面玻璃，荧光粉层和铝膜组成的。在显像管屏幕内的玻璃的表面上沉积着一层厚度为10μm的荧光粉。荧光粉层的外面蒸镀了一层厚度为1μm的铝膜。这层薄膜与内石墨层相互连接，它可以加速电子束，又可以保护荧光粉，使其不会因为离子的冲击而损伤形成离子斑，可见这层铝膜的重要性。而这层铝膜的形成就需要钨加热子作为加热元件进行蒸镀。

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