硬质合金球齿虽然具有较高的硬度以及抗冲击性能，但是其本身的脆性较高且耐磨性较差。在掘进的过程中，由于球齿与岩层发生高速碰撞而产生的高温会使得硬质合金的硬度有所下降而破碎的石英颗粒却会在这样的温度下发生软质相向硬质相的转变。因而就会造成硬质合金潜孔钻球齿的工作失效，是整体的掘进效率下降。硬质合金潜孔钻球齿的主要失效形式包括磨损（磨粒磨损、表面疲劳磨损、黏着磨损）、断齿、掉齿以及碎齿等，接下来我们将逐一探讨几种失效形式。

一、磨损：这是硬质合金潜孔钻球齿失效形式中最为常见的，其还可细分为磨粒磨损、表面疲劳磨损以及黏着磨损。这是由于潜孔钻的工作环境较为严苛，常常是在地下、井下作业，而潜孔钻头球齿除了在冲击和旋转切削破碎岩石与岩层发生磨损外，钻头所产生的气流写到的岩屑也会磨损球齿，尤其是在一些高风压潜孔钻头中。硬质合金潜孔钻头球齿由内而外可分为中齿和边齿，中齿主要用于破碎岩层，而边齿既参与岩层的破碎，还有另一个重要作用就是保护钻头，以防止周围岩石对钻头本身产生磨损。由于潜孔钻头在回转切削岩石时边齿靠外沿所以线速度较大，也最先发生磨损，因此一般来说边齿的尺寸大于中齿尺寸，但其磨损速度相较于中齿高。另外，边齿失效后失去了原本对潜孔钻头的保径作用，钻头本身也就开始发生磨损，这也说明了边齿的使用寿命直接影响了潜孔钻头的使用寿命。相关的研究人员经过大量的实验总结出硬质合金球齿发生磨粒磨损的两种机理，其一是碳化钨WC和钴Co受到均匀磨损，与抛光作用相类似，其二是钴Co被先除去，而碳化钨WC颗粒被拔出发生表面擦伤；表面疲劳磨损是由于硬质合金球齿与岩石发生相对滑动所产生的交变载荷引起的；黏着磨损则发生在硬质合金球齿与岩石硬度近似相等的状态下，此时的硬质合金球齿发生塑性变形并与岩石产生相对运动，二者先粘接在一起后又彼此分离，在这一过程中硬质合金颗粒被剥离而产生磨损。

二、断齿：在磨损的失效形式中就提到了边齿和中齿的概念，所以断齿也就分为中齿的断齿以及边齿的断齿。再者边齿对钻头起着一定的保护作用，对潜孔钻头的使用寿命影响最大。通常来说，潜孔钻头的边齿与钻头端面呈斜35°角，由于力的作用是相互的，钻头在冲击岩石时，发生偏心冲击，同时钻头在回转切削岩石时边齿受到了岩石的摩擦力作用，两力的合力在边齿的齿根部产生一定的弯矩，这样周期波动的作用力长期作用容易在边齿内部产生裂纹源，从而导致边齿断裂。而中齿由于不产生偏心冲击，其断裂主要是由于岩石对球齿阻碍摩擦而产生的弯曲拉应力所导致的。

三、掉齿：发生掉齿和碎齿的情况也时有发生。硬质合金潜孔钻头球齿发生掉齿的原因主要有，其一钻头球齿在固定时不在同一水平面上，造成所有的球齿不能同时接触岩石，个别球齿悬空为参与实际工作，产生拉应力波，球齿被拔出；其二潜孔钻头在作业的过程中被气流吹起的岩屑磨损，导致部分球齿外露，从而减小了钻头刚体对球齿的束缚力；此外还有一种原因是潜孔钻头球齿在布置时过盈配合不当，导致一些球齿的固紧力不足而发生脱落。

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目前，人们已经能够用多种方法制备不同孔径的多孔氧化钨并且已经制备出了同时含有大孔、介孔和微孔的，或者只含有其中两种孔尺寸的材料。这些材料在催化、选择分离和传感器等方面有着重要的应用，然而，具有泡沫形状的多孔材料一般比较脆弱，易粉碎。三氧化钨是一个被广泛研究的过渡金属氧化物，因为它具有独特的性质在变色器件、传感器等方面得到应用。另外，三氧化钨基的掺杂复合物还具有催化作用。人们意思到三氧化钨的形貌和结构与所期望的应用功能有着直接关系。

步骤：
通过浓缩含有双氧水（H₂O₂）、甲醇、过钨酸和聚乙烯吡咯烷酮(PVP)的溶液，制备了含有介孔的WO₃一维网状结构。用光学显微镜、扫描电子显微镜(SEM)、粉末X-射线衍射(XRD)、热失重分析(TG)、高分辨率透射显微镜(HRTEM)和N₂等温吸附(BET)等技术，对所制备的和煅烧后的WO₃网状结构进行了表征。

结论：
1. 光学显微和SEM照片展示了这种形似泡沫的一维网状结构的WO₃不论在煅烧前还是煅烧后都比较稳定，表现出自支撑的性质。
2. 放大的SEM图表明，煅烧后网状结构的壁是由WO₃的纳米颗粒组装而成的。
3. XRD衍射分析表明，WO₃泡沫煅烧前是非晶体，煅烧后为正交晶系的晶体。作为结构诱导剂的PVP具有廉价和稳定所制备溶液的优势。

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染料敏化太阳能电池和有机-无机钙钛矿太阳能电池由于具有制作工艺简单，理论能量转化效率高，成本较低等优点，是非常有发展潜力的两种新型薄膜太阳能电池。经过世界各国科学家的不断努力，目前DSCs和PSCs的能量转化效率(PCE)分别达到了13%和19%。DSCs中的对电极和PSCs中的背电极是整个光伏器件结构中重要的组成部分，除了形成整个电池回路的作用之外，它们分别起着催化还原电解质中氧化态组分和收集空穴的作用。DSCs对电极催化材料通常为Pt，PSCs背电极通常为Au或者Ag。

然而，这些材料的使用存在诸多问题。首先，Pt、Au、Ag是贵金属，价格昂贵且储量有限，势必影响到未来的大规模生产。其次，Pt对电极易被DSCs电解质中的I-/I3腐蚀，而Ag背电极在PSCs中容易被有机-无机钙钛矿腐蚀，因此影响了DSCs和PSCs的稳定性。为了提高稳定性以及降低DSCs、PSCs成本，需要开发出高效、低成本、耐腐蚀的非贵金属对电极和背电极材料。同时需要深入研究电池材料在器件中的作用和催化机制以及影响因素，以便为新材料的开发提供一定理论的指导意义。

实验研究出新型高效低成本的三氧化钨对电极，从化学组成、形貌、表面结构三个重要的角度深入研究了其对催化和DSCs性能的影响机制。为了进一步降低电池的成本、提高稳定性，成功制备了基于廉价碳材料的Pt-free和ITO-free的柔性三氧化钨对电极并研究了其在拟固态电解质中的催化和DSCs性能。同时将上述廉价碳材料经过简易的溶剂交换法，制备了适合有机-无机钙钛矿太阳能电池体系的低温导电碳浆，从而成功构建了基于碳背电极的HTM-free和Metal-free的介观异质结钙钛矿太阳能电池和平板异质结钙钛矿太阳能电池，并详细研究了两种器件的光电性能、界面电子-空穴分离与收集、长期稳定性等问题。

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偏钨酸铵（AMT）是一种具有大分子量和高水溶性的钨化合物，常温下，AMT在水中的溶解度可达100g/mL。可以使用双极膜电渗析法（BEMD），以钨酸铵溶液为原料，制备偏钨酸铵。

电渗析法是利用电场的作用，双极膜内发生水的解离并在膜两侧分别形成H⁺和[OH]^-向电极的两侧发生定向移动，分别进入料液室（盐室）和碱室。一般情况下水中离子都可以自由通过交换膜，除非人工合成的大分子离子。电渗析广泛应用于化工、轻工、冶金、造纸、海水淡化、环境保护等领域。

电渗析法以钨酸铵或仲钨酸铵为原料经电渗析置备偏钨酸铵的过程表现为：
1.将仲钨酸铵加入到阳极室，当电流通过时，水在强大电场的作用下发生解离，并在膜两侧分别形成H⁺和[OH]^-向电极的两侧发生定向移动，分别进入料液室（盐室）和碱室；
2.H⁺进入进入盐室中于WO₄-结合，不再通过阳离子交换膜进入碱室，铵离子通过阴离子交换膜进人阴极室，阳极室偏钨酸铵浓度增加；
3.[OH]^-通过阴离子交换膜进入碱室，与不断迁入的铵离子相结合，不再经过交换膜进入到阳极室；
4.随着电解过程的进行，盐室中的铵离子不断减少，氢离子不断增加，盐室中溶液的pH值不断下降；
5.最后从阴极室放出偏钨酸铵溶液，制得偏钨酸铵。

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单晶是指其内部微粒有规律地排列在一个空间格子内的晶体。单晶仲钨酸铵（APT）具有表面光滑致密，棱角分明，颗粒均匀，松装密度大，流动性好等特点，因而成为了钨丝和高端钨基合金材料的重要原料。

单晶APT的实现要求尽量避免晶粒团聚，而晶粒团聚的先决条件是接触。目前，APT的生产主要有蒸发结晶、中和结晶和冷冻结晶等方法。在APT结晶过程中，晶粒的接触方式有两种：一是沉积于结晶器底部的 堆积接触；二是悬浮于结晶溶液中的碰撞接触。其中，碰撞接触的两个直接关系因素是：结晶器内流体的流动方式和溶液中固体颗粒的浓度。

搅拌可以避免APT晶体堆积接触的发生，也同时会使得晶粒碰撞机会加大。因此，控制搅拌速度，使得晶粒处于悬浮状态下，同时尽量降低甚至消除晶粒在溶液中运动碰撞的机会，是争取单晶APT的前提条件。

国内某发明指出一种单晶APT的制备方法，其原理是为减少仲钨酸铵晶粒间的碰撞和堆积接触，在APT结晶不同时期，不断调整搅拌速度，使溶液中的晶粒处于既不沉积，也不碰撞的悬浮层流状态，克服晶粒的团聚，制取出单晶仲钨酸铵。具体为：
1.选用黑钨精矿经碱溶、离子交换法除杂净化转型后得到的(NH₄)₂WO₄溶液，使用横截面为圆形的结晶器，加热至95〜100°C，进行蒸发结晶；
2.在晶核出现前，搅拌速度控制在30转/分；晶核出现后，搅拌速度上升并控制在40转/分；而当晶核出现1小时后，上升并控制搅拌速度至50转/ 分；
3.随着晶体的不断析出，当溶液密度下降为1.14g/cm³后，搅拌速度上升为60转/分；
4.结晶终点为，当溶液体积下降为初始溶液体积的40%，制得单晶APT。

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