中子（neutron）是一种电中性的粒子，具有与质子大约相同的质量。中子属于重子类，由两个下夸克和一个上夸克构成。绝大多数的原子核都由中子和质子组成（仅有一种氢原子的同位素例外，它由一个质子构成）。在原子核外，自由中子性质不稳定，半衰期为15分钟。中子衰变时释放一个电子和一个反中微子而成为质子（β衰变）。同样的衰变过程在一些原子核中也存在。原子核中的中子和质子可以通过吸收和释放π介子互相转换。因为中子是由夸克组成，所以它是个复合粒子。中子和其它常见的次原子粒子最大的分别在于中子因其下夸克和上夸克之电荷互相抵消，本身不带电荷。另它穿透性强，无法直接进行观察，也令它在核转变中成为非常重要的媒介物。这两项因素使得它在次原子粒子发展历史的较后期才被发现。中子用于核武器的制造被称为特殊的氢弹，有辐射效应广、杀伤力大、贯穿作用强的特点。因为钨合金对中子有一定的屏蔽能力，所以，为了防止中子弹的危害，科学家正在研究用钨合金作为装甲车内中子屏蔽材料。

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料温要均匀

为了使料温均匀,首先要求加热钨条的炉膛温度要均匀一致,炉子结构和缠绕炉丝的方法是至关重要的。旋锻开坯用的钼丝炉一般是一端开门而另一端封闭,获得均匀的温区是很困难的。采用炉丝间距分阶段的缠绕方法和钨条在炉中来回移动加热法(即勾料旋锻)就能使料温均匀,可防止钨条开裂和脆断。加热钼丝炉的钼丝缠绕圈距应根据钨条的长度、炉子结构、钨条在加热过程中所处的位置和模次来确定。

分阶段确定钨条开坯的压缩比

旋锻开坯方钨条的最佳压缩比是:方变圆的过程中,即打棱角过程,应采用小压缩比旋锻,约旋锻三模次;方条变成圆钨棒后,应立即采用大压缩比旋锻;然后随着钨棒直径减小,其压缩比也逐渐减小进行旋锻。采用上述压缩比旋锻工艺,可防止裂纹产生。

慢速旋锻

有些钨丝厂,钨条在方变圆的过程中,为了防止料温降得快,采取快速打料,在钨条表面产生大的锤痕,甚至产生裂纹。钨条由于强度低和方变圆过程中属于极不均匀变形,若采取快速旋锻,容易使钨条脆断和开裂。因此,钨条在旋锻过程中应采用适当慢速旋锻。

改进钼丝加热炉

(1)新炉管使钨条在旋锻过程中产生严重横裂,第一炉料是最严重的,有时达到报废的程度。随着炉次增加,产生的裂纹也逐渐减少,大约需8～10炉次才能消灭裂纹产生。造成上述问题的主要原因是:新氧化铝炉管中含铁和磷较高,磷是制炉管工艺过程中加入的。微量铁和磷使钨产生脆性。解决的办法是:新炉管中放入大量钨(钨粉或钨条,它们的表面积越大越好),在高于使用温度下保温空烧8～10h,然后取出炉管中的脏钨并清理干净,旋锻的钨棒没有裂纹。

(2)钼丝加热炉安装热电偶测温是稳定钨条旋锻工艺的重要手段。钨铼热电偶测温高、灵敏度高、热电势值大、价格低廉,是测量钼丝炉温度的最佳热电偶。它能自动控温,消除了人为误差,大大提高了温度的可靠性和准确性。

(3)高纯空心氧化铝球代替氧化铝粉做保温材料。由于氧化铝球热容量大,保温性能好,在打料过程中,温度波动小,保证了钨条在均匀温度下进行旋锻。

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再结晶退火的目的

方钨条加工变形成圆钨棒时,受到了严重的不均匀变形,在钨棒横断面上产生不均匀应力,四棱角处的应力最大,即横断面周围应力较大,中心部位应力最小。继续进行旋锻加工会加剧不均匀变形,致使钨棒开裂和脆断。如果及时进行均匀化再结晶退火,消除不均匀的应力,调整钨棒内部的晶粒结构,产生均匀的结晶断面,有利于钨棒随后的旋锻和拉丝加工。

再结晶退火点的选择

再结晶退火点应根据变形程度确定,变形程度一般达到40%～50%时就要进行均匀化再结晶退火。但值得注意的是:变形程度的计算起点很重要,从方钨条旋锻至圆钨棒时的直径作为变形程度的起点,而不应以方条对角线作为变形程度计算起点。变形程度小的钨棒再结晶退火后,它的断面结晶不均匀,周围粗大,而中心细。这种结晶组织钨棒在拉丝过程中容易产生脆断和一致性差,并且降低钨丝的高温性能。

当前,国内有些钨丝厂只进行一次再结晶退火,一般选择9.0～10.5mm为再结晶退火点;而另一些钨丝厂则进行两次再结晶退火,一般选择10.5mm和5.5mm左右为两个退火点。如果选择7.2mm为再结晶退火点,只进行一次再结晶退火就能获得两次再结晶退火的结果。

再结晶退火钨棒的断面结晶要求

无论是采用一次还是二次再结晶退火,钨棒的横断面结晶组织应满足如下要求。

(1)整个横断面的晶粒大小应基本均匀一致,不允许出现环形结晶组织,即周围晶粒粗大而中心晶粒细。

(2)整个横断面的晶粒大小能用肉眼看清楚,不允许全是细晶。

(3)钨棒的横断面断口放在太阳光或强灯光下观察时,部分粗晶粒显示闪亮,部分细晶粒不闪亮,闪亮晶占50%左右为最佳。闪亮晶的比例过大或过小,都会使钨的加工性能变坏。比例过小时,在拉丝过程中易产生纵劈裂断丝;比例过大时,在拉丝过程中易产生脆断裂。

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拉丝开坯一般采用直拉(链拉)和盘拉(转盘拉丝),老工艺一般采用直拉,新工艺多采用盘拉。无论应用何种工艺进行开坯应注意下列问题。

加热方式

目前工厂中采用的加热方式有慢速加热和快速加热两种:快速加热是在高色温火焰下无炉管的加热,被加热钨丝的温度不均匀;慢速加热是在较低的火焰下同时加热炉管和钨丝,加热炉的辐射温度又加热钨丝。钨丝在双重作用下加热,其温度均匀,从而使钨丝变形均匀,所以钨丝加工性能优良。

拉丝温度

纯钨丝和掺杂钨丝的再结晶温度随变形程度的变化规律是不同的,纯钨丝的再结晶温度随变形程度增加而慢速降低,但掺杂钨丝的再结晶温度却随变形程度增加而迅速提高。纯钨和掺杂钨的起始再结晶温度都在1100℃左右,经过变形后的纯钨,它的再结晶温度降到800℃～900℃;经过变形后的掺杂钨,它的一次再结晶温度为1000℃～1100℃,而它的二次再结晶温度提高到2400℃左右。根据这一规律,第一模拉拔掺杂钨丝的温度不宜过高,加热时间不宜过长,否则会使钨丝局部发生再结晶,导致放丝脆断。第二模的加热温度应与第一模相等,随后随模次增加而逐渐降低拉丝温度。

拉丝温度、速度和压缩比三者的关系

拉丝温度应随着模次增加或变形程度增加或直径减小而逐渐降低;拉丝速度应随钨丝直径减小而逐渐加快;拉丝压缩比也应随钨丝直径减小而逐渐减小。大压缩比拉丝一定要与慢速拉丝和较低温度配合进行拉拔,大压缩比不能快速拉丝和高温拉丝;小压缩比可快速拉丝,但钨丝的横断面变形不均匀,将产生不均匀的应力,使拉丝性能变坏。拉丝开坯的钨丝直径一般为2.60～4.00mm。拉丝开坯应采用大压缩比,特别是大直径钨杆,一般采用30%～40%的压缩比,其拉丝速度应为3.5～4.0m/min。

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