钨铜合金喉衬

相关研究人员通过实验研究发现,对于钨铜合金来说,采用粗颗粒钨粉制取的产品抗热震性好耐烧蚀性能差,而采用细颗粒钨粉制备的产品抗热震性能较差耐烧蚀性好。火箭喷管内夹带固相或液相粒子的高燃速气流会不断冲刷喉衬,且这种二相流呈弱氧化性,使得喉衬不断烧蚀,其实际上就是一个涵盖了传热、传质、传动量以及化学反应的复杂物理化学过程。根据烧蚀的原理不同,还可分热化学烧蚀、熔化型烧蚀以及机械剥蚀。钨铜喉衬表面温度较高时,铜发生熔化并在喉衬内表面形成液膜,即铜液附着在喉衬内表面上,这会产生热阻效应,从而阻碍热量向材料内部传递。此外,在燃气温度低于钨的熔点时,钨骨架不会发生熔化,此时发生的烧蚀是铜的熔化以及钨基体受到的燃气中颗粒(如Al2O3)的冲刷所产生的机械剥蚀。目前所制备的钨铜喉衬已能够成功运用于3600℃、6.88MPa的热环境下,在此高于W熔点的温度下,钨骨架也是有可能发生熔化烧蚀的。

从喉衬的结构角度考虑,提高喉衬内型面的光洁度以及增加喉衬平直段的长度,可以显著提高喉衬抗烧蚀性能。不过这主要针对于低性能推进剂且工作时间短的小型喉衬较为适用,对于高性能推进剂且工作时间长的大中型喉衬会由于平直段的增加在途中产生激波干扰喷管内的流场,从而造成能量的损失。总的来说,钨铜喉衬是基于钨喉衬材料,在满足各项使用性能的前提下通过加入第二相(Cu)来降低比重并减少分散内部热应力来实现并保证喷管正常工作。

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喉衬用钨铜合金

固体火箭发动机的喷管通过控制排气的膨胀使燃烧室产生的燃气能量有效地转换为动能,从而为飞行器提供所需的动力。而喉衬位于喷管的喉部,其主要作用为限制因烧蚀所产生的喉部面积增大的现象,而造成推力下降。在发动机工作时,喉衬常常需要从常温直接升温至大于2000℃,从而产生极大的温度梯度以及热应力,这也是喉衬材料出现裂纹和工作失效的主要原因。另外,用于火箭这类高性能发动机中常用金属粉末(如Al)作为高能推进剂燃烧时,在3000℃左右的高温下高燃速气流夹带固体颗粒或Al2O3液滴剧烈冲刷喉衬,若喉衬发生严重的烧蚀就很难保证稳定的气动外形甚至发生碎裂,这就会直接影响发动机的推力和效率。随着喉衬在运载火箭助推器、远程导弹以及固体发动机上的应用日渐广泛,且金属添加剂的种类也越来越多,对喷管喉衬材料的性能提出了更高的要求,这也成为了发展固体火箭技术的一个关键问题。

通常来说,用于固体火箭发动机的喉衬材料包括难熔金属、石墨、碳及碳基复合材料、增强塑料、陶瓷基复合材料等。其中钨铜合金就是一种非常适合用作喉衬的材料。喉衬的传热主要可分为三个阶段:1.发动机点火瞬间冲击加热;2.稳态工作时的烧蚀;3.熄火时的冷却,其中喉衬的热震主要发生在点火发生的瞬间。钨铜材料采用钨渗铜的工艺制成,其不但具有钨高硬度、高密度、高强度、高熔点、低热膨胀系数以及优良的耐磨耐蚀性,还具有铜良好的延展性和导电导热性,并且由于钨和铜两种金属的熔点差异较大,在高于铜熔点的情况下,铜蒸发气化带走大部分热量留下硬质相钨,保证了喉衬工作的稳定性。因此,钨铜材料也被称为发汗热沉材料。

钨铜合金喉衬

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还原态铵钨青铜纳米粒子的制备方法(2/2)

针对现有技术存在的问题,这里提供了一种直接合成粒径可控铵钨青铜纳米粉体的合成方法。
 
还原态铵钨青铜纳米粒子的制备方法,其步骤如下:将0.01~1g有机钨源溶解于20~40ml有机酸溶液中,通过搅拌得到均匀溶液,然后加入4~30ml有机胺,混合至均匀,移至反应釜中,150~350°C晶化反应0.5~48小时, 反应后将粉体样品离心,洗涤,于40~250℃真空干燥1~12小时,即获得还原态铵钨青铜纳米粒子。
 
在溶剂热条件下,以有机长链高沸点酸为反应媒介,有机钨源和有机高沸点胺为原料,在非水环境下一步控制合成铵钨青铜纳米粒子。本方法的显著优势在于合成步骤简单,可产量化,获得粒子形貌均匀,结晶性好,粒径分布窄,大小在一定范围内可调, 化学价态为还原态,无需长时间高温过程和后续球磨过程,直接获得纳米粉体。本方法制备的样品为六角相铵钨青铜纳米晶体,尺寸在80~500nm 之间可以进行调控,形态均匀,粒径分布窄,化学价态为W6+和W5+混合存在,富含自由电子。本方法所制备的样品具有较强的近红外线吸收能力,含有纳米粒子的薄膜可以有效的屏蔽掉780~2500nm的近红外线并且保持对可见光的较高透过率。
 
实例:向100ml水热反应釜中加入36ml油酸和0.4 g WCl6粉末后,在室温下搅拌混合;待完全溶解后,再加入4 ml油胺,然后密封反应釜,于烘箱内200℃静置晶化24 h。冷却到室温后离心分离,依次用30 mL去离子水和30 mL无水乙醇交替洗涤三次,真空干燥后,获得铵钨青铜蓝色粉体,其为方块状铵钨青铜粒子,平均直径为80nm。

钨青铜可用于电致变色薄膜
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复合稀土钨电极生产技术研究

钨电极

添加稀土元素在钨电极中,可以细化钨晶粒,改变钨电极的塑-脆转变温度,提高电极的性能。但是复合稀土电极生产技术较为复杂,且生产成本高,因此未能被广泛应用。通过改善复合电极的生产技术,对复合电极的工业化生产具有重要的意义。其中工艺技术包括掺杂工艺、还原工艺和垂熔烧结工艺。

钍钨电极的掺杂一般采用氧化钨和氧化钍直接掺杂。铈钨电极一般采用氧化钨和稀土硝酸盐进行掺杂。对于多元复合稀土钨电极通常采用APT与稀土硝酸盐直接进行掺杂,这种掺杂方法不仅高效,且省去了APT煅烧的工艺,缩短了生产过程。这两种原料均匀掺杂,可以提高复合电极的力学性能,使得电极具有较高的成材率和高电子发射性。

复合电极通常采用粉末冶金的方法制备。而这种制备工艺中,金属粉末的质量的电极的质量起着决定性作用。在还原过程工序中通常采用二次还原法,其中适当提高第一次还原的金属粉末的颗粒、加大第二次还原温度的梯度都有利于提高金属粉末的粒度。

烧结工艺主要影响电极的密度、晶粒度、稀土氧化物分布及高温蒸发的损耗量等。采用垂熔烧结方式制备复合稀土钨电极的过程中,要控制好烧结温度。因为烧结温度过高,钨晶粒就会急剧长大,降低稀土氧化物的扩散系数,增加电极的烧损率。且烧结温度过高,会使得稀土氧化物形成的低熔点物质聚集长大,增加偏析,导致稀土氧化物蒸发损耗,分布不均。

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还原态铵钨青铜纳米粒子的制备方法(1/2)

钨青铜化合物是一类重要的无机化合物,此类化合物中钨离子以W6+、W5+和W4+等混合价态存在从而使化合物整体电荷平衡。丰富的晶体结构、隧道结构和这种特殊的价态使其具有优异的性能,如电子和离子导电性、超导性、光学性能等,其在二次电池、电致变色、近红外吸收和化学传感器等方面的应用引起广泛的研究兴趣。
 
目前,合成钨青铜类化合物主要依赖于湿化学法、热还原法和热分解法。湿法化学合成铵钨青铜主要是将起始原料在还原性溶剂中回流数天,此方法所得到的样品粒径过大,通常在几个到几十个微米之间,且制备过程时间长,能耗大。热还原法则是将氧化钨、金属钨粉末和金属钨酸盐按适当比例均匀混合,然后在惰性气氛或真空下加热,反应温度一般在1000°C左右,反应完成之后除去未反应的杂质。由于铵钨青铜的热稳定性差,分解温度 (300°C)低于合成温度,因此热还原法无法用于合成铵钨青铜。热分解法合成铵钨青铜是将仲钨酸铵在还原气氛(H2或H2和N2、Ar的混合气体等)下加热分解,除了所得样品粒径过大外,此方法还无法得到完全纯相的铵钨青铜,样品中铵含量过低以及易过度分解为氧化铵等缺点。截止目前的研究还无法直接获得纯相的铵钨青铜纳米粉体,因此通常将所得到的微米级大颗粒通过球磨的方式破碎成小粒子,但是此类化合物在球磨过程中既容易被氧化而失活又容易分解,同时还伴随着结晶性能下降等缺点,因此至今还没有办法一步直接获得纳米铵钨青铜粉体。
 
还原态铵钨青铜纳米粒子的制备方法,属于无机氧化物材料的制备领域。该方法在溶剂热条件下,以有机长链高沸点酸为反应媒介,有机钨源和有机高沸点胺为原料,在非水环境下一步控制合成铵钨青铜纳米粒子。

钨青铜可用于化学传感器
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2024年1月份赣州钨协预测均价与下半月各大型钨企长单报价。

 

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龙年首周钨价开门红。