APT杂质行为分析

APT工艺的现代方法是使用高纯APT取代钨酸,借助于钨酸铵溶液的热不稳定性,溶剂中氨易于气化的特点,用快速加热、剧烈搅拌的方法,使溶剂与溶质间的平衡发生破坏,呈过饱和状态,APT从钨酸铵溶液中经成核,晶体生长而结晶出来。
 
据文献研究指出,钨酸铵溶液存在的杂质P、As、SiO2、Na、Mg、Ca、Fe、Mo等在ATP结晶过程中的行为取决于它们与仲钨酸盐的相互作用特性及其所形成的化合物的溶解度,杂多酸型可溶性杂质(NH4)3PW12O40;(NH4)3AsW12O40;(NH4)3SiW12O40在仲盐结晶过程中实际上完全留在母液中,最高可达1kg/L以上,而在仲盐中的含量不超过0.005%。
 
P、As、Si杂质会降低仲盐结晶率。其它杂质的净化效率Mo>Na>Mg>Ca>Fe,并取决于原始溶液中的浓度。
 
仲盐对杂质的净化效率除取决于它们在原始溶液中的浓度外,还取决于APT蒸发工艺。循环蒸发由于结晶器结垢等原因,最终产品不稳定。在槽罐中间接蒸发,股入空气搅拌,与同样槽罐密封真空状态下蒸发,杂质P、As、SiO2、Fe、Mo等在APT晶体中和母液中的分配相差很大(见表1),符合文献所指仲盐结晶过程中各种杂质的净化规律。
 
加晶种蒸发过程中定量补加AT溶液可避免生产复晶,除能得到均匀的APT具体外,可进一步净化杂质,提高APT纯度。将国外介绍的数据与株洲硬质合金厂黑钨精矿萃取新工艺加晶种蒸发结晶的数据相比,可以看出,株洲厂的工艺对产品进一步的提纯有一定的优点(见表2)。

表
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钨合金飞轮配重

飞轮是转动惯量很大的盘形零件主要用于大型机械的零部件或装置,其作用如同一个能量存储器。对于AP1000三代核电主泵电机来说,由于它是一种世界先进的立式单级、整体密封式、高惯量、离心的屏蔽电机,所以主泵的电气、水力和惰转性能至关重要。但是如果在没有电源的情况下,惰转将不能正常进行,也就无法保证反应堆的安全。而在主泵电机上设置飞轮则可以提供大转动惯量从而提高惰转时间,保证反应堆的安全。
 
这种高惯量飞轮为重金属钨合金镶嵌结构,由内轮毂、12块重金属钨合金插件、保持环、上下盖板以及外套组成。由于转速慢的偏心造成的偏载会小一些,但是像飞轮这样转速高的则一定要加配重块以保持其平衡性。将钨合金块安装到飞轮的轮毂上将其固定即可达到为飞轮配重从而保持其在高转速下亦能平衡的目的。这是由于钨合金具有较高的密度和较好的耐磨损性,高密度使其能很好地用于保持飞轮转动时的平衡;当飞轮在高速运转的情况产生较大的摩擦力,钨合金则可以很好地克服这一点不至于被磨损消耗。
钨合金飞轮配重结构示意图
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液相烧结法制备钨合金配重件Ⅰ

钨合金是以钨为基体添加少量Cr、Mo、Ni、Cu、Fe、Co等元素组成的两相复合的合金材料,即高熔点的钨相和低熔点的γ相(Ni-Fe,Ni-Cu等等),主要分为两大类,即钨镍铜系合金以及钨镍铁系合金,它们各自都具有一系列优异的物理机械性能。但相较于钨镍铁系合金,钨镍铜的可塑性会较为低一些,这也使得对钨镍铁系合金的使用更为广泛。钨合金配重件的使用可谓广泛,上至航空下至水陆,即可应用于航空航天等尖端科学技术中,军事上用做导航仪的陀螺转子、配重螺钉、调整片等,在机械制造及压力铸造等工业中则被用作平衡的配重元件等等。
 
钨合金配重件主要是由钨、镍、铁粉末经混合压制烧结而成。其中钨的含量最多,达到80%~97%,而镍和铁粉末则主要起到黏结剂的作用。由于两相熔点差异巨大,因此它是一种典型的液相烧结合金,制备钨合金配重件时也主要是用该方法。
钨合金配重件
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液相烧结法制备钨合金配重件Ⅱ

烧结的目的是把粉状材料转变为块体材料,并赋予材料特有的性能。液相烧结钨合金配重件时主要分为三个阶段:1、液相生成与颗粒重排阶段。2、溶解-析出阶段;3、固相骨架形成与晶粒长大阶段。而经过液相烧结后的两相合金,其密度与理论密度相近。这意味着用液相烧结法制备钨合金配重件可以很好地保留其原有的高密度特性,从而使得钨合金配重件能更好地应用于各个领域,发挥其效能。
 
1、液相生成与颗粒重排阶段
 
这是制备钨合金配重件时所需时间最短的一个阶段,在该阶段,镍、铁粉末会随着温度升高而产生液相,继而产生毛细管力,使得粉末发生快速的致密化。镍是制备钨合金配重件必不可少的元素,适量的镍(0.5%~12%)可以增加粉末间的粘性,使其更好地致密化。颗粒重排时的致密化程度则取决于液体数量、颗粒尺寸、固体在液体中的溶解度等等,如果液相数量足够(35%),压坯可完全致密。
 
2、溶解-析出阶段
 
经过重排阶段后致密化速度变慢,溶解和扩散效应则成为了该阶段的主导。小颗粒的粉末将优先溶解于液相之中,而随颗粒尺寸溶解的小颗粒通过扩散产生物质迁移而沉析在大颗粒的表面上,使得颗粒粗化长大,同时使得材料进一步致密化。
 
3、固相骨架形成与晶粒长大阶段
 
颗粒在经过液相生成与颗粒重排,溶解-析出阶段之后会互相靠拢,在颗粒接触表面同时产生固相烧结,形成牢固的固相骨架。但此阶段的烧结时间不宜过长。
 
钨合金通过液相烧结工艺可以使金属间达到全致密性,再根据具体需求制作出各类不同形状的配重件,这些配重件都具有高密度、高导电导热以及耐腐蚀抗氧化等等优异的特性,使得其成为许多需要配重产品领域的首选。
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钨合金剑柄配重

早期的剑,不管是长剑还是短剑、西洋剑或者中国的剑都是冷兵器时代主要的兵器。中世纪的欧洲骑士善于用剑,也会在剑柄处加上一个配重球,其目的主要是用以调整剑身的重心,在使用者的腕力的基础上,调节威力和灵活的平衡性。如果重心偏向剑身,那么劈砍或者刺的威力就很大,但是手腕不好转动,加了配重球或者配重块后就可以较好地控制手腕的转动。
 
而对于欧洲剑来说,它的剑一般都比较长而且重,如果没有在剑柄上增加配重球就会难以把握。也就是说,为剑柄增加配重的目的就是让剑的整体重量达到每个人的重量平衡习惯,使使用者用起来更加舒适。可以作为剑柄配重的材料有很多,但是钨合金配重材料由于其能在较小体积的情况拥有较大比重而成为剑柄配重的重要制造材料。
 
给钨合金剑柄配重主要是通过在剑柄顶端加入钨合金配重以及在手柄上加入钨合金配重。在柄端加入钨合金配重是为了使重心尽可能地远离尖端,因此这是降低平衡点以及增加配重的最有效的方法。由于重量比在刀刃上会更重,因此在相同的平衡点上它需要比柄端的配重更重,所以在手柄上加入钨合金配重则会使得剑的手柄的直径更长从而更容易制作。
 
钨合金的高密度特性使得剑柄在不增加很大的体积的前提下达到配重需求,耐腐蚀和抗氧化特性则使其在使用者手中不被汗液侵染腐蚀而朽坏,而无毒环保特性也使其成为众多环保人士的宠儿。钨合金配重在剑柄中的使用会让剑使用起来更加舒适。
钨合金剑柄配重
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