铯钨青铜粉体的制备方法和功能膜(1/2)

红外光又叫红外线,是波长介乎微波与可见光之间的电磁波,波长在760纳米(nm)至1毫米(mm)之间,比红光长的非可见光,根据波长,可分为近红外、中红外和远红外。红外光特别是近红外具有明显的热效应,易导致温度升温,从而造成如室内或车内的温度升高。因此,为了红外的不利相应,在建筑特别是建筑玻璃和汽车进行贴膜。而且随着汽车美容的流行,贴膜是必不可少的一环。膜的使用不仅可以隔热保温,还可以防止太阳光辐射,防止皮肤病,大大延长车内装饰物使用时间,同时使得室内温度相对恒定。
 
本文介绍一种铯钨青铜粉体的制备方法和一种功能膜。铯钨青铜粉体的制备方法包括如下步骤:将钨酸盐溶液与阳离子树脂进行交换处理,得到钨酸溶胶;向所述钨酸溶胶加入柠檬酸溶液、碳酸铯溶液后进行混料处理,得到水热反应前驱液;将所述水热反应前驱液进行水热反应,待反应完毕后,洗涤处理和干燥处理,得到铯钨青铜粉体。功能膜含有本文提到的铯钨青铜粉体的制备方法制备的铯钨青铜粉体。此铯钨青铜粉体的制备方法通过对反应物的控制,并结合水热法进行制备,有效简化了其制备工艺,降低了铯钨青铜粉体生产成本。而且在该特定的水热反应条件下生产的铯钨青铜对红外,特别是近红外遮蔽性能优异。

铯钨青铜粉
 
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硬质合金截齿失效分析

硬质合金截齿是由硬质合金球齿钎焊与合金结构钢上构成的,一般用于采煤机直接切割、采掘煤炭,因此也被称为硬质合金煤截齿。截齿以冲击回转的方式在煤层中推进切割,需要同时承受高压应力和剪切弯曲应力。而这是周期性与交变性的冲击载荷,在挖掘过程中截齿与煤层还会发生剧烈的摩擦而产生摩擦热,在整个磨损过程中还有可能伴随着局部屈服、接触疲劳、腐蚀以及断裂等多种力学行为。

以YG11C矿用硬质合金球齿为例,从其失效后的齿头断口形貌上看,在煤层掘进的过程中,由于冲击载荷的作用表面处于高压应力状态,硬质合金截齿发生崩块。因为煤层地质的不确定性,齿头在掘进时不能够与煤层保持完全良好的接触状态,且煤层中夹杂着一定的矸石,这也会使得接触不良甚至是不发生接触的区域不可避免地增多。这样的应力状态在交变载荷的作用下容易产生冲击疲劳和热疲劳裂纹。此外,齿头表面或内部的微管缺陷也会造成应力集中而使硬质合金截齿发生损坏。

针对硬质合金截齿的失效形式与其所产生的原因,可以通过调整合金的粒径、成分以及配比来提高其使用性能。首先,Co的含量不能太低,因为其能有效提高抗热疲劳能力、增强合金的可塑性、松弛应力等。但是Co含量的增加在一定程度上会影响耐磨性,根据煤层的硬度,一般控制在8%-13%之间,质地硬时Co含量适当增加。其次是WC粒径的选择以及配比,细晶WC颗粒总表面积减小,比表面积增大,其Co的平均自由程得到提高,相当于简介提高了Co含量,着有利于合金断裂韧性的改善。为了强化Co相,采用适当的热处理工艺也是一种相对有效的方法,利用Co所存在的多型性转变产生其他物相来增强面心立方钴,从而达到强韧化硬质合金截齿的目的。

硬质合金截齿

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钨加热子材料

钨加热子自然形态下的钨一般是来以络阴离子形式[WO4]2-,与溶液中的Fe2+、Mn2+、Ca2+等阳离子结合形成黑钨矿或白钨矿沉淀而成的。由于原本百分之七十的钨原料已经被消耗的差不多了,现研制出一种净化比较差的矿石的方法。钨加热子中的钨丝的质量会受很多因素的影响,因此,在选择材料和制作的过程中要进行严格的控制和把关。用来生产具备较好韧性的金属的粉末就需要有很高纯度的钨。为了不让晶粒进一步增长,部分具有挥发性的碱硅酸盐等,比如氧化钍,氧化铝,钙质非挥发性氧化物会被极少量添加到钨粉中。在经过一定的混合后,钨粉被压制成杆的形状,接下来要对其进行高温烧结,温度要在3000摄氏度左右。在这个步骤中,要对烧结的时间和温度进行严格的控制,并且要在密闭的环境下操作,这样才能确保成品加热子的性能能得到较好的控制。在1300℃的条件下对烧结棒进行捶打或者锻打,这样一来,烧结棒每次通过更小的芯片后,横截面积就会减少百分之十五。之后,钨棒通过硬质合金拉丝模加热控制,再进行高度抛光拉直,从而获得更细的加热丝。最后,通过拉制并减少表面积,以此来进一步增强加热丝的强度。

虽然钨的电阻率并没有其他材料那么好,但是在3400℃的情况下,钨的高金属熔点会使其成为最理想的加热材料。在常温下,钨丝的电阻率变化是很小的,这取决于其先前的待遇。尽管这些变化很小,但钨丝在高温下也显示出相似的电阻率,这一特性非常的重要。因此特性,可以根据统一的电压和电流等级进行加热器的批量生产。

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令人疯狂的三氧化钨光触媒电视机背景墙

电视背景墙是从公共建筑装修中引入的一个概念,主要是指客厅、卧室里面能反映装修风格的一面主墙,一般电视摆放的位置也是这个屋子里面的视觉中心,最具特色的一个地方,是进门后的视觉焦点,起到弥补家居空间电视区背景墙的空旷,同时修饰电视区背景墙的作用。

三氧化钨和电视机背景墙
 
然而,随着人们对生活环境品质要求的提高,电视背景墙不仅仅起到装饰作用,更是通过改变所使用的材质来,赋予了它更具有实际作用的功能。近几年,雾霾在中国横行霸道,严重危害人体健康,人们几乎是谈“霾“色变。在这样的背景下,很多空气净化产品如雨后春笋般疯长起来。光催化技术是净化空气的一项非常有效的途径,其主要是在光触媒存在的前提下,通过光照对空气中的污染物进行分解,起到净化空气的作用。
 
三氧化钨由于具有很强的氧化能力,其禁带宽度很小,能充分利用可见光,是一种很好的光触媒。当三氧化钨光触媒在阳光或其它可见光照射下,电子被激发到导带上,使得导带上带有负电荷,而价带上由于电子被激发出来而产生带正电荷的空穴,这样,就形成了一个氧化-还原体系,起到分解污染物质的效果。并且,三氧化钨作为光触媒使用具有无毒害性,污染小等优势。试想,一面会净化空气的墙壁,让你免受甲醛、雾霾等的危害,这不是一件很疯狂的事情吗?
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一种具有高红外屏蔽性能的掺杂钨青铜粉体合成(2/2)

一种具有高红外屏蔽性能的掺杂钨青铜粉体,其特征在于:所述掺杂钨青铜粉体为钠钨青铜粉体或者钾钨青铜粉体。
 
一种具有高红外屏蔽性能的掺杂钨青铜粉体的合成方法,包括有水热反应和氢还原反应两步;其特征在于: 第一步,水热反应。制备混合溶液; 称取一定量钨酸盐、硫酸盐和钼酸盐,溶于去离子水中,得到混合溶液;用量:混合溶液中钨酸盐浓度为0.05mol/L〜0.2mol/L,硫酸盐浓度为0.05mol/L〜0.5mol/L。按0.005〜0.05的钼/钨摩尔比加入钼酸盐;制备含钼的钨酸盐化合物; 先用1vol.%的稀硫酸调节混合溶液的pH值至1.4〜1.7后,倒入拥有聚四氟乙烯内衬的不锈钢反应器中;然后,将反应釜放入电热干燥箱中,以2〜5°C /min的速率加热至反应温度200°C〜240°C,反应釜釜内温度为200°C〜240°C、压力为1〜5MPa条件下,反应20h〜40h后,待反应釜冷却后,取出沉淀物; 然后用去离子水和乙醇依次清洗沉淀物,并在50°C〜80°C下干燥1h〜24h,得到含钼的钨酸盐化合物。 第二步,氢气还原反应制钼掺杂的钨青铜粉体。将含钼的化合物放入管式炉中,以2〜5°C /min的升温速率加热至反应温度450°C〜550°C;加热过程中需持续通入氮气; 当达到反应温度450°C〜550°C时,持续通入氢气,在H2/N2的气氛条件下进行充分还原0.5h〜2h,反应结束,此时仍需通入氮气,防止产物氧化;待炉内温度冷却至室温后,取出产物,得到钼掺杂的钨青铜粉体。
 
在此方法的氢还原过程中,为了使还原反应充分,钨的化合价与反应温度密切相关,须严格控制反应温度,以确保产物为混合价态的钨青铜,结构符合其分子式MxWO3, 0<x<1。此方法制备得到的棒状掺杂钨青铜粉体,制备工艺简单,产品形状规则、尺寸均一,具有良好的红外屏蔽性能。掺杂前后,红外屏蔽性能提升较为明显。

具有高红外屏蔽性能的材料
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一种具有高红外屏蔽性能的掺杂钨青铜粉体合成(1/2)

钨青铜是一类典型的非化学计量化合物,其化学式可以写为MxWO3, M通常是碱金属,X值介于0至1之间。钨青铜一般具有金属光泽和特殊的颜色。M的品种和X数值的变化,可使它具有导体或半导体性质。近年来,这种具有混合价态钨离子的化合物,作为一种新的红外屏蔽材料,引起了一些研宄者的关注。
 
针对钨青铜的红外屏蔽性能,现阶段大部分研宄的对象主要是分子式为凡胃03的单一体系的钨青铜。随着研宄的深入,各种复杂体系的钨青铜可能将逐渐成为重点。复杂的体系可以通过掺杂的方法,或者制备孔道中含有多种M阳离子的复合钨青铜来构建。相比单一体系的钨青铜,复杂的体系会带来晶体结构的变化,有可能产生更多的晶体缺陷。缺陷一方面会破坏颗粒表面的连续性,使表面等离子体的局域化增强,而表面等离子体共振是钨青铜产生红外吸收的原因之一。另一方面,还可能从内部改变钨青铜孔道的尺寸和结构,引起诸如切变一类的晶格畸变现象。孔道结构的变化则可能引入更多的M阳离子,进而提高自由载流子浓度,而自由载流子浓度会影响钨青铜的红外屏蔽性能。
 
水热反应过程是指在一定的温度和压力下,在水、水溶液或蒸汽等流体中所进行有关化学反应的总称。水热反应依据反应类型的不同可分为水热氧化、水热还原、水热沉淀、水热合成、水热水解、水热结晶等。氢还原法,在高温下用氢将金属氧化物还原以制取金属的方法。与其他方法(如碳还原法、锌还原法等)相比,产品性质较易控制,纯度也较高。
 
采用水热-热还原法制备具有高红外屏蔽性能的掺杂钨青铜粉体的合成方法,所要解决的是如何提高分子式为MxWO3单相钨青铜的红外屏蔽性能的技术问题,该方法先通过水热法合成含钼的钨酸盐化合物,然后通过氢还原法得到直径为10nm~200nm的钼掺杂的钨青铜粉体。原料为钨酸盐、硫酸盐和钼酸盐,所用掺杂元素为钼,钼/钨摩尔比为0.005~0.05。

具有高红外屏蔽性能的材料
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钨合金农业用屏蔽件

钨合金农业用屏蔽件随着辐射技术的发展,其被广泛应用于各个领域。在医疗上,其被用于判断身体组织器官的异常变化、癌症治疗;在工业上,其被用于工业生产在线的自动质量控制、铸件的焊接点和裂缝探测;在食品安全方面,其被用于食品保鲜、食品灭菌;在农业上,其则主要用于辐射育种、同位素示踪和辐射杀虫。其中,辐射育种是利用电离辐射处理农作物以诱发突变,从中选出优良变异个体进行培育,从而获得新品种;同位素示踪是利用放射性同位素的放射性,将其引入动植物体内,再通过辐射探测仪跟踪机体对同位素的吸收、转移和积累的情况,以对动植物的某些情况进行研究;而辐射杀虫是利用辐射源照射害虫,使得害虫体内产生显性致死突变从而产生不育且有交配竞争能力的害虫。而后将大量不育雄性虫种投放到野外种群中去,使得野外害虫所产的卵不能孵化,或即使能被孵化也会因胚胎发育不良而导致死亡,最终达到彻底根除该种害虫的目的。

由于钨合金屏蔽件的优良辐射屏蔽性能,其被广泛应用于农业领域。辐射对人体具有危害,其会加速细胞衰亡,造成细胞畸形或抑制新细胞的生成,或造成人体内生化反应的改变。长期受辐射照射,还会导致人体器官和系统严重损伤,以及白血病、肿瘤、生殖系统疾病、再生障碍性贫血等疾病的产生。因此,在农业中应用辐射技术时,应注意使用钨合金屏蔽件对辐射进行吸收和屏蔽。科学家发现,金属材料的辐射屏蔽性能随着其密度的增加而增高,密度越高则射线吸收能力和射线屏蔽能力越好。由于相比于其它传统材料(如铅),钨合金的密度更高,因而钨合金屏蔽件的辐射屏蔽性能更好。且钨合金屏蔽件无毒无害,是极其环保友好的屏蔽材料。

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WO3纳米材料光解水制氢

WO3纳米材料具有无毒、无害、容易制备、性能稳定、价格低廉以及优良的可见光响应等优点,是一种较为理想的光电化学反应体系光阳极半导体材料,在光电化学领域(光解水,光降解有机污染物及太阳能电池)得到了广泛的应用。

1972年,Fujishima和Honda首次报道在光照条件下,采用TiO2半导体电极所组成的光电化学池将水分解为氢气和氧气,继此许多科研工作者对其他氧化物半导体在光解水制氢方面进行了大量的研究工作。

光催化剂

在标准状态下若要把1mol H2O分解为氢气和氧气需要273kJ的能量,即至少需2.46eV的能量才可将水分子分解为氢气和氧气。通常的电解水反应所需的理论电压相对于标准氢电极电势为1.23V,因此如果采用半导体材料对水进行光催化分解反应,理论上材料的禁带宽度必须大于1.23eV. 在实际的电解水反应过程中,由于过电位的存在及电极极化等其他因素造成的能量损失,最适合的半导体禁带宽度为2.0~2.2eV. 由于存在较高的过电位,光解水反应的氧化半反应相对更难发生,阻碍了反应析氧反应的进行,从而制约着光解水效率的提高。

根据材料结构的不同,WO3的禁带宽度为2.5~2.8eV,是一种良好的光解水催化材料。研究发现,在pH=0的条件下,WO3导带底部的电极电势为+0.4V,高于水分解还原半反应的电极电势,因而不能用于析氧反应,但由于其价带空穴具有很强的氧化能力,可用于光催化分解水产氧。

1976年以色列科学家Hobes首次将WO3用于光解水制氢体系,此后众多的科研工作者对进行了广泛的研究与应用。相对于TiO2光催化剂,目前WO3的光转化效率较低。但WO3具有先天的优势,如禁带宽度低,无需进行修饰或敏化即具有良好的可见光响应,从而能利用到更多的太阳光。此外,在实际光催化分解水反应体系中,WO3在长时间光照下能够保持优良的抗光腐蚀性和光生电子传输性能,因此是一种理想的光分解水催化剂。

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钨粉粒度对钨铜药型罩破甲性能的影响

钨铜药型罩是近几年药型罩材料中性能最为突出的一种。药型罩是聚能装药的核心部件,其性能的优劣直接决定了爆破战斗部的侵彻和破甲性能。而粉末药型罩具有高密度、优良的导热性以及断裂延展率、灵活的成分配比,成型性好等优点,根据侵彻流体动力学理论分析,这可以从很大程度上避免杵堵的现象并形成更长且稳定的射流。钨粉的形状、粒度以及粒度组成都能对粉末压制与烧结过程以及产品最终性能产生很大影响,从而影响药型罩的聚能性能和侵彻深度。

有实验采用混合-压制烧结法,将压制成型的药型罩毛坯放入高温管式炉内,经70min逐渐升温至750℃,后保温20min。再采用瞬发电雷管在顶部中点进行起爆进行静破甲威力实验。从粉末药型罩等轴高径向位置的均匀性进行分析,其跳动量和壁厚基本无变化。而从轴向密度分布进行分析,顶部的密度通常最大,底部密度最小,呈至上而下递减趋势。利用阿基米德原理检测粉末药型罩压坯密度,可以发现钨粉粒度在45-62μm之间时,随着钨粉粒度的减小,钨铜粉末药型罩的压坯密度和相对密度以及烧结后密度均呈递增的变化趋势。在保持同分质量分数、工艺过程、粒度等条件相同的情况下,对60°粉末钨铜药型罩进行静破甲试验,可以发现随着钨粉粒度的减小,粉末药型罩的破甲深度呈递增趋势且破甲性能大幅度改善。

钨铜药型罩

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稀土钨电极在高强度气体放电灯中的应用

通过对比稀土钨电极和钍钨电极在不同功率的照明金卤灯和汽车金卤灯的发光性能发现,稀土钨电极能够达到钍钨电极灯的水平,能够取代具有放射性污染的钍钨电极,不仅环保,且性能良好。

钨电极

钨电极是高强度气体放电灯的重要部件,按功能可以分为阴极和阳极。阴极是在一定工作温度下发射电子,使电极向阳极移动,阳极接收电子。在交流电中,钨电极不仅是阴极,也是阳极,它在正半周的场合起阳极作用,在负半周场合起阴极作用,因此在交流放电灯中统称为阴极。稀土钨电极应用于高强度气体放电灯中,其性能与放电灯的寿命密切相关。稀土钨电极作为阴极材料满足以下高强度气体放电灯电极材料的要求:

1.逸出功小,具有良好的引弧和稳弧性能;
2.在满足发射电流的要求下,阴极材料的蒸发速率低;
3.结构稳定,高温蠕变小,强度大,耐电子和离子轰击;
4.化学稳定性好,与灯内的填充材料不起化学反应;
5.高强度气体放电灯的工作温度高于2000K,因此电极要耐高温。

稀土钨电极的的制备过程:采用固液掺杂法,将稀土硝酸盐溶液加入氧化钨中,经过还原粉末,将其压制成型,再经过垂熔烧结和加工,制得稀土钨电极。对于掺杂稀土的方法有两种,一种是传统的固液掺杂,即将稀土硝酸盐加入到氧化钨中。第二种是液液掺杂技术,及将钨合金的化合物以液体的形态掺杂混合,掺杂物可以达到分子水平的均匀化混合液,且具有喷雾干燥过程需要的稳定性。

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