为什么使用钨合金屏蔽件

钨合金屏蔽件随着辐射在医疗、工业、科学通信、食品、药品等领域的广泛应用,辐射的危害以及如何进行辐射防护也引起了人们的重视。辐射指的是场源释放的电磁能量中一部分脱离场源,以电磁波或粒子(如阿尔法粒子、贝塔粒子等)的形式向外扩散,而后再返回场源的现象。辐射一般可分为电离辐射和非电离辐射。其中电离辐射拥有足够高能量的辐射,可以把原子电离,主要有α、β及γ辐射(或称射线);而非电离辐射之能量较电离辐射弱,不会电离物质。在医学领域,辐射可被用于诊断、治疗,如X射线可使医生找到断骨和定位可能生长在体内的癌症;在科学领域,使用放射性原子作为示踪原子进行研究;在现代通信系统中使用的则是电磁辐射的形式。

辐射在我们生活中的应用越来越广泛,但其带来的危害也已不容忽视。大部分电子设备都具有电磁辐射,对人体有很大的危害。如孕妇在怀孕期间长期受到电磁辐射的照射,将导致胎儿畸形。长期受到辐射的照射,还能使人体产生不适,造成人体器官和系统损伤,导致白血病、肿瘤、眼疾、生殖系统损伤、再生障碍性贫血等各种疾病的发生。因此,进行辐射防护是必须的。辐射防护可通过在人体和辐射源之间,或者在辐射源周围设置辐射屏蔽件,以达到减弱辐射强度的作用,从而避免人体受到辐射损伤。常见的屏蔽件材料有铅屏蔽件、钨合金屏蔽件、贫铀等,钨合金屏蔽件是最佳的辐射屏蔽件材料。

钨合金是以钨为基加入其它元素组成的合金。在金属中,钨的熔点最高,且其具有高的高温强度和抗蠕变性能以及良好的导热、导电和电子发射性能。与其它屏蔽材料相比,钨具有更高的密度,而金属材料的辐射屏蔽性能与其密度密切相关,密度越高,屏蔽性能越好,因此钨合金屏蔽件具有良好的辐射屏蔽效益。同时,钨合金的高密度又使其在相同质量的条件下,体积比其它材料更小,仅为铅的1/3,因而更轻更薄。此外,钨合金屏蔽件属于无毒无害金属合金屏蔽件,既不会污染环境,也不会危害人体健康,是环保友好的屏蔽材料。

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钨青铜型结构铁电铌酸盐

钨青铜结构的铁电铌酸盐是一类重要的铁电材料,主要应用于电光和非线性光学和热释电等方面。最早研究的钨青铜结构(简称TB结构)铌酸盐是PbNb2O6(1953年)。其后发现了一些钨青铜结构型的碱金属和碱土金属铌酸盐具有良好的非线性光学性质,其中NaBa2Nb5O15(BNN)具有良好的非线性光学倍频性质,且在室温下没有激光损伤。同时还发现了Sr1-xBaxNb2O6(SBN)等铌酸盐固溶体单晶具有优良的电光和热释电性质。这些晶体很快就被用来制作激光调制器,倍频器等电光器件。
 
80年代发展的铁电晶体KNSBN是一种很有实用价值的新的铁电晶体。特别适用于中等功率的激光调制和自泵浦的相位共轭器。人们对早期发现的TB型铌酸盐高温相变进行过一些研究,但对TB型结构铌酸盐单晶的低温特性研究得很少,目前仅限于对BNN晶体的低温特性有一些了解。一些钨青铜结构铁电铌酸盐(如KNSBN, PBN, SBN)在室温区的相变过程有不同程度的扩散特性。
 
研究了上述三类晶体的低温、介电、热电、结构和热学性质,证实在50-70K的范围内,SBN,PBN,KNSBN三类铁电钨青铜型铌酸盐晶体均存在着一个新的相变。相变是由点群4mm铁电相到点群mm2铁电相的转变。铁电自发极化方向由四方晶胞的e轴方向转变到正交晶胞的b轴方向。介电特性的高频及低频测量表明该相变具有扩散(或称瀰散)型特征。比热的实验结果证明相变是属于高于一阶相变的高阶相变。对相变前后的晶胞结构提出了一个模型解释。

钨青铜结构铁电铌酸盐具体低温相变
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含三氧化钨的超强酸脱硫催化剂

脱硫催化剂在燃烧的过程中,燃料油中的硫化物不可避免的以气体的形式释放到空气中,进而造成酸雨、损坏建筑等一系列破坏生态系统的问题。随着人们环保意识的增强和车用燃料尾气排放标准的提高,日趋严格燃料油中硫含量的限制指标已经被制定出来,生产和使用超低硫燃料油已势在必行。在深度脱硫方面,传统的加氢脱硫法(HDS)因其反应条件苛刻、设备投资及操作费用高等劣势,而限制了它的应用。
 
氧化脱硫是在常温、常压和催化剂存在条件下,利用氧化剂将燃料油中噻吩类等难以脱除的含硫化合物氧化成极性较强的亚砜、砜类含硫物质,然后将亚砜、砜类硫化物通过萃取等方法从燃料油中分离除去,从而达到深度脱硫的目的。 氧化脱硫被认为是一种非常具有吸引力的脱硫技术,它通常由两个步骤组成:第一,将燃料中的硫化物氧化;第二,将氧化的硫化物从燃料油中通过萃取、吸附、蒸馏等方法分离除去。
 
 氧化脱硫法的关键在于开发具有高脱硫率、高油品收率、低成本费用等良好性能的氧化脱硫催化剂。研究指出一种以氢氧化锆为载体,将其粉碎碾细后浸入偏钨酸铵水溶液构成的浸渍液中;将浸渍液置于超声波发生器内进行超声促进浸渍,浸渍结束后蒸去水分,干燥,并经高温焙烧制得WO3/ZrO2固体超强酸催化剂。这种催化剂用于柴油的深度脱硫,展示出良好的活性和选择性,并且具有较高的脱硫率。
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WO3用于汽油选择性加氢脱硫催化剂

选择性加氢脱硫催化剂含三氧化钨的汽油选择性加氢脱硫催化剂的构成包括载体和活性组分,其中镁铝尖晶石为载体,碱金属或碱土金属元素以其矿物结构的形式加入。催化剂中各组分的含量占总质量的百分比如下:碱金属或碱土金属的为0.2~2.5%;粘接剂--氧化铝为20~50%;活性组分三氧化钨(钼的氧化物)5~10%;钴或镍的氧化物为1~2%。
 
载体的制备:将一定量的Mg(NO3)2˙6H2O与Al(NO3)3˙9H2O按Mg与Al重量比为1~6混合,控制混合溶液温度在30~100℃,缓慢地滴加氨水,控制PH值为8~12,老化1~10小时后,经过滤、水洗、干燥,并在400~1000℃焙烧2~8小时,得到镁铝尖晶石。然后加入助剂、粘接剂与足量的水,进行混捏、挤条、成型,得到具有一定形状的载体,干燥后在400~1000℃焙烧2~8小时,得到成型的载体。
 
催化剂的制备:钨酸铵与硝酸钴加入到一定量的氨水中,充分混合均匀并加热到70~80℃,搅拌直至固体物质完全溶解,再加入1mL乙二胺,得到催化剂的浸渍液。量取一定量的镁铝尖晶石(载体),根据载体吸水率喷浸等体积的浸渍液,自然干燥2小时,100~150℃烘干2~8小时,400~650℃焙烧4~10小时,制得含三氧化钨的汽油选择性加氢脱硫催化剂。
 
该种含三氧化钨的催化剂使用含有助剂的镁铝尖晶石为载体,保持了高脱硫率的同时,提高催化剂的选择性;其负载的活性金属含量比常规加氢脱硫催化剂小,提高活性组分的分散度,进而有利于催化剂选择性的进一步提高。
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硬质合金钢连接工艺

随着科学技术的飞速发展,轧制技术领域的相应需求也在不断增大。轧辊是轧钢厂轧钢机上的重要零件,利用一对或一组轧辊滚动时产生的压力来轧碾钢材。它主要承受轧制时的动静载荷,磨损和温度变化的影响。轧辊硬度检测常用的肖氏和里氏硬度检测,二者均为反弹式硬度检测,表面淬火硬度为HS45-105。采用单一材料制成的压辊已经难以满足如今日益变化的轧制需求,若采用镀层工艺,虽然能够保证达到规定的性能要求,但是镀层与基体的结合强度以及热膨胀系数等参数存在一定的匹配问题且造价较高,一直得不到很好的推广。而采用复合结构的复合型压辊,组织均匀,结构致密且轧制性能稳定,已经成为了国内外许多相关研究人员的研究热点之一。采用硬质合金钢连接工艺制成的硬质合金复合型轧辊,一方面既发挥了硬质合金的高硬度、高致密性、良好的耐磨耐蚀性以及低的热膨胀系数,另一方面又充分利用了钢材的强韧性,使得硬质合金复合轧辊能够适应大多数轧制行业的使用需求。

理论上说,不同材料的连接通常难于同种材料的连接。这是由于不同材料的连接质量不仅会受到材料本身理化性能的性能的影响,其更大程度上还取决于两种材料性能的匹配与否。硬质合金是由高硬度的难熔金属碳化物为基体,加入粘结相金属并通过粉末冶金的方法制成的合金材料,在力学性能、机械性能等方面与常用钢铁材料(铸铁、铸钢、碳素钢等)存在一定的差别。尤其是两者在线膨胀系数上的差异是直接影响连接性能的关键因素,其容易在接头处产生内应力。若该应力超过了硬质合金的抗拉强度,则会导致硬质合金开裂。另外,硬质合金材料的特殊性,通常采用的方法有热装法、铸造法、热等静压法、焊接法以及胶结法,其中的WC复合铸造和钎焊过程对铁水和钎料的润湿性较差。

热装法是利用内层的过盈量,以热装的方式将内外层固定在一起。该工艺要求硬质合金外环必须具有一定的厚度,以避免内环在张力的作用下开裂。因此该工艺最大的缺陷就在于对硬质合金的损耗较大,无法节约成本。而胶结法,顾名思义就是采用环氧树脂等高分子粘合剂将内外环粘结在一起。但是由于胶黏剂的理化性质限制,使得通过该工艺所制备的复合轧辊无法在高温高压的环境下使用,在交变应力与机械应力的共同作用下,极其容易发生表面开裂的现象。

因此,目前主要使用的三种方法是铸造法、热等静压法以及焊接法。铸造法是在硬质合金外环上预镀一层金属作为过渡层,采用浇铸的方法将铸铁与硬质合金外环结合成复合轧辊。其中的铸焊工艺和CIC铸入式工艺是两种应用较多的方法:铸焊工艺是将硬质合金的表面清理干净并涂覆一层低熔点钎料,在铸型型腔中利用液态金属的热量使硬质合金表面的低熔点合金熔化,形成的过渡层将硬质合金和铸铁紧密结合;CIC铸入式硬质合金则是将硬质合金环与球墨铸铁浇铸在一起形成坚固的冶金连接,这样一来可以分散硬质合金上的应力分布,具有高硬度和优良耐磨性的硬质合金外环承受纯轧制力,韧性好的球墨铸铁通过与硬质合金外环的良好连接进行轧制力矩的传递。但是铸造法也存在一定的技术上的问题,如浇铸过程难以得到精确控制,这样一来会造成复合轧辊的质量稳定性得不到保证。

硬质合金轧辊

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