硬质合金粉末特殊制备技术

硬质合金粉末特殊制备技术包括超细及纳米WC粉、Co粉、WC-Co复合粉以及添加剂粉等等。超细及纳米WC粉制备技术还可细分为WO3直接碳化法、快速碳热还原法、紫钨前驱体制备法、等离子体化学合成法等。WO3直接碳化法制备超细WC粉的基本工艺是:将WO3粉与炭黑均匀混合,制成球粒后在两台回转炉中连续进行还原-碳化,从而得到超细晶粒WC粉;快速碳热还原法所具备的优势是快速加热、快速冷却、可规模化、高效率、低成本;紫钨前驱体制备法以WO2.72为主要成分的钨氧化物具有细针状结构,氢还原速度加快有利于制取均匀颗粒的超细钨粉和碳化钨粉;等离子体化学合成法则采用高温等离子体进行粉末制备,所制取的WC粉末粒度在10-50nm之间,游离碳含量可控制在0.1%范围内,氧含量可控制在0.3%-0.5%之间。

新结构及超细Co粉是针对Co这种良好的粘结相金属进行的改进。Co是一种同素异构体,低温下呈六方结构,脆性较大,球磨过程中容易破碎,高温下则呈面心立方结构,具有较好的韧性。将六方结构经破碎过筛得到新结构的Co粉。为了防止Co粉出炉后的氧化,可采用石蜡蒸汽在Co粉颗粒表面包覆有机薄膜。另外,为了强化粘结相,以防止不均匀溶解析出使WC晶粒异常长大,改善硬质合金性能,人们研究了具有不同成分和结构的新粘结相,如共晶钴合金、超合金粘结相粉末制备。这两种合金的优点在于可使WC晶粒保持最初状态直至烧结完成,还可通过调整粘结相的组分来改善硬质合金的红硬性以及抗蠕变能力。这样所制得的粘结相强化硬质合金刀具具有更高的切削寿命。

硬质合金旋转锉

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WO3基半导体NO2气体传感器研究进展

WO3纳米球、纳米棒和纳米片二氧化氮(NO2)主要源于汽车尾气、工业废气,高浓度的NO2会引起多种环境问题,如光学烟雾、酸雨等,它是影响空气质量的重要污染物之一。同时,较高浓度的NO2也对人体产生危害,研究表明,当浓度超过200ug/m3时,二氧化氮会严重危害人体呼吸系统。三氧化钨作为近年来发展起来的半导体功能材料,它对NO2气体展现出良好的气敏性能。
 
最早发现并报道三氧化钨对二氧化氮的气敏性质是在1991年,Aliyama等发现了三氧化钨在300°C时是检测二氧化氮的良好敏感材料。二氧化氮在三氧化钨表面的反应机理为:当二氧化氮到达三氧化钨表面时,由于NO2亲电子能力比吸附氧强,NO2就会从吸附氧离子中或从三氧化钨导带中夺得电子,从而使得WO3表面耗尽层宽度及势垒高度提高,WO3导电率下降,电阻升高。
 
传统的制备三氧化钨基半导体NO2气体传感器的方法是溶胶-凝胶法,这种方法制备的传感器对二氧化氮的灵敏度较高,但是其响应恢复慢,并且难以控制加入的浓盐酸的量。另外,有研究提出气相反应法和改进的溶胶-凝胶法,得到对低浓度二氧化氮有非常高的灵敏度、响应恢复速度快的纳米三氧化钨NO2气体传感器。此外,也有利用热喷涂法制备三氧化钨气敏层的报道,其对低浓度的二氧化氮气体展现出良好的响应性。
 
近年来,物理气相沉积法也被广泛应用于三氧化钨基气敏层的制备,李伟等利用磁控溅射制备了平均粒径小、比表面积大的三氧化钨薄膜,显著提高了三氧化钨对二氧化氮气体的灵敏程度,具有良好的选择性;赵岩等采用脉冲激光溅射技术沉积三氧化钨薄膜,经热处理,得到具有三斜晶系的三氧化钨薄膜,其灵敏度随着工作温度的降低不断提高,但是响应和恢复时间延长了。
 
另外,低维纳米材料,如纳米片、纳米线、纳米管等三氧化钨气敏传感器,不仅增加气敏元件的比表面积,还可以控制材料的暴露面,使得WO3基NO2气体传感器具有良好的响应,改善灵敏度。
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钨粉粒度大小对钨铜电极所造成的影响

因其较高的强度、良好的导电导热性能以及抗电弧烧蚀能力,钨铜电极材料已经逐渐成为了重要的电极应用材料之一。影响钨铜电极材料性能的因素有很多,而目前所能查阅到的绝大多数文献大多集中在制备工艺(钨骨架、密度、硬度、均匀性)对钨铜电极材料的影响,而这里我们主要探讨钨粉粒径或粒度大小对钨铜合金电极性能的影响。在组织结构上,具有相同成分的钨铜合金,其钨粉粒度越细,合金中钨晶粒尺寸越小,局部区域的钨W粉分散较为均匀,但其出现闭孔和缺陷的可能性也越大,铜Cu富集较多,整体的均匀性较差。

对于密度和硬度方面,随着粉末粒度变大,不同粒度钨粉所制备的钨骨架的压制密度与脱脂密度基本相同,且熔渗后钨铜合金的整体密度呈下降趋势。以钨铜W-30Cu合金为例,钨粉粒径为2.65μm时,硬度最高,布氏硬度可达222HB。随着粉末粒度增大,硬度减小,当钨粉粒径为8μm时硬度最低,布氏硬度为190HB。这是由于钨的密度较大且脆性也较大,粉末粒度减小,比表面积增大,表面能相对较高,烧结活性越大,烧结后体积收缩更加明显,使得合金中的W含量相应升高,合金整体密度增大,硬度也相对增加。在导电率的影响方面,钨粉粒度越小越容易造成压制时组织的不均匀性,烧结后的骨架中的通道容易发生闭合和堵塞,从而导致材料中产生铜的富集或孔隙缺陷,并造成铜液熔渗不足或不能有效补缩,降低了熔渗后铜网络格的完整性,使得电导率越小。

钨铜电极

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科研成果表彰用钨金块

任何国家都在致力于科研,以期能够在世界的科研领域有所建树,而对于那些默默工作在实验室,夜以继日地付出体力和脑子的科研工作者进行表彰,也显得尤为必要。对于许多科研人员而言,科研成果就是他耗费诸多努力和心血的结晶,也是对他努力许久所创造的价值的肯定,而科研成果对国家而言也是一种智力性的财富。这不仅能够调动他们的工作热情,感受到祖国对其工作的肯定和赞赏,对于其本人而言,这样的表彰又何尝不是一种激进?科研成果所具有的创造性和社会价值是不可估量的,它不仅可以促进本国技术的提升,也能促进社会经济的发展。
 
科研成果表彰用钨金块是以钨合金为原料压制成块后可在其表面镀金的收藏品、纪念品或者礼品。它无毒环保、耐腐蚀、耐磨损,价值虽不及黄金,但却同黄金一般精美。科研成果表彰是对科研人员的鼓励,从而调动他们继续科研工作的积极性。用这样的钨金块来表彰为科研工作默默付出并取得优秀科研成果的工作者,既富有丰富的纪念价值,也能被永久保存而不朽坏。科研成果表彰用钨金块的大小、重量、表面镀金、刻字等工艺均可按照您的要求进行定制。但由于钨合金独有的高密度和高硬度特性,科研成果表彰用钨金块并不能在其表面刻上过多复杂的图形,然而对于纪念和表彰而言的钨金块,简单的文字,简单的图形更胜千言万语。
 
科研成果表彰用钨金块
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钨铜电极与石墨电极对比

电火花加工(EDM,Electrical Discharge Machining),其采用的电极材料的自身性能将影响到整体加工的各项性能指标(如工具的损耗率、材料的去除率、工件表面的质量等等)。因而,在EDM过程中,电极材料的选择是加工质量的最主要影响因素。电极材料不仅需要具备良好的导电导热性能,还要具备较低的热膨胀系数以及满足一些力学性能要求,从而保证EDM中具备优良的耐热能力、抵抗变形能力以及低损耗率。随着EDM技术日益的普及和发展,相关的电极材料以及制备方法也在不断推陈出新。目前,已经投入生产的以及正在研发过程中的电极材料已有石墨、钨(W)、铜(Cu)、等单质金属或非金属单质,钢、铸铁、以铜(Cu)或钨(W)为基体的合金复合材料,或是聚合物复合材料、金刚石等等。

石墨材料电极可运用于放电电流较大的电火花加工,粗加工时的损耗率较小,而精加工时电极损耗较大,难以达到要求的表面粗糙度。另外,石墨电极的比重相对较轻,脆性较大,很难用一般的机械加工发加工制成较薄或较细的形状,因而在一些精细或形状复杂的电火花加工应用中一直受到一定的限制。相比之下,钨铜材料具有高强度、低热膨胀系数以及优良的耐电火花烧蚀能力是一种新型的高性能电极材料。其主要被应用于加工模具钢和碳化钨WC工件,其中的Cu、W含量之比通常为25:75。然而,由于钨铜电极的价格比普通的石墨材料电极或铜Cu材料电极价格相对要高,这也是阻碍了钨铜材料电极的推广的一个重要因素。

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