硬质合金潜孔钻球齿——失效形式

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分类：钨业知识
发布于 2016年3月02日 星期三 17:09
作者：xiaobin
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硬质合金球齿虽然具有较高的硬度以及抗冲击性能，但是其本身的脆性较高且耐磨性较差。在掘进的过程中，由于球齿与岩层发生高速碰撞而产生的高温会使得硬质合金的硬度有所下降而破碎的石英颗粒却会在这样的温度下发生软质相向硬质相的转变。因而就会造成硬质合金潜孔钻球齿的工作失效，是整体的掘进效率下降。硬质合金潜孔钻球齿的主要失效形式包括磨损（磨粒磨损、表面疲劳磨损、黏着磨损）、断齿、掉齿以及碎齿等，接下来我们将逐一探讨几种失效形式。

一、磨损：这是硬质合金潜孔钻球齿失效形式中最为常见的，其还可细分为磨粒磨损、表面疲劳磨损以及黏着磨损。这是由于潜孔钻的工作环境较为严苛，常常是在地下、井下作业，而潜孔钻头球齿除了在冲击和旋转切削破碎岩石与岩层发生磨损外，钻头所产生的气流写到的岩屑也会磨损球齿，尤其是在一些高风压潜孔钻头中。硬质合金潜孔钻头球齿由内而外可分为中齿和边齿，中齿主要用于破碎岩层，而边齿既参与岩层的破碎，还有另一个重要作用就是保护钻头，以防止周围岩石对钻头本身产生磨损。由于潜孔钻头在回转切削岩石时边齿靠外沿所以线速度较大，也最先发生磨损，因此一般来说边齿的尺寸大于中齿尺寸，但其磨损速度相较于中齿高。另外，边齿失效后失去了原本对潜孔钻头的保径作用，钻头本身也就开始发生磨损，这也说明了边齿的使用寿命直接影响了潜孔钻头的使用寿命。相关的研究人员经过大量的实验总结出硬质合金球齿发生磨粒磨损的两种机理，其一是碳化钨WC和钴Co受到均匀磨损，与抛光作用相类似，其二是钴Co被先除去，而碳化钨WC颗粒被拔出发生表面擦伤；表面疲劳磨损是由于硬质合金球齿与岩石发生相对滑动所产生的交变载荷引起的；黏着磨损则发生在硬质合金球齿与岩石硬度近似相等的状态下，此时的硬质合金球齿发生塑性变形并与岩石产生相对运动，二者先粘接在一起后又彼此分离，在这一过程中硬质合金颗粒被剥离而产生磨损。

二、断齿：在磨损的失效形式中就提到了边齿和中齿的概念，所以断齿也就分为中齿的断齿以及边齿的断齿。再者边齿对钻头起着一定的保护作用，对潜孔钻头的使用寿命影响最大。通常来说，潜孔钻头的边齿与钻头端面呈斜35°角，由于力的作用是相互的，钻头在冲击岩石时，发生偏心冲击，同时钻头在回转切削岩石时边齿受到了岩石的摩擦力作用，两力的合力在边齿的齿根部产生一定的弯矩，这样周期波动的作用力长期作用容易在边齿内部产生裂纹源，从而导致边齿断裂。而中齿由于不产生偏心冲击，其断裂主要是由于岩石对球齿阻碍摩擦而产生的弯曲拉应力所导致的。

三、掉齿：发生掉齿和碎齿的情况也时有发生。硬质合金潜孔钻头球齿发生掉齿的原因主要有，其一钻头球齿在固定时不在同一水平面上，造成所有的球齿不能同时接触岩石，个别球齿悬空为参与实际工作，产生拉应力波，球齿被拔出；其二潜孔钻头在作业的过程中被气流吹起的岩屑磨损，导致部分球齿外露，从而减小了钻头刚体对球齿的束缚力；此外还有一种原因是潜孔钻头球齿在布置时过盈配合不当，导致一些球齿的固紧力不足而发生脱落。

硬质合金球齿

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三氧化钨一维构造

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分类：钨业知识
发布于 2016年3月02日 星期三 14:53
作者：qiongyao
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目前，人们已经能够用多种方法制备不同孔径的多孔氧化钨并且已经制备出了同时含有大孔、介孔和微孔的，或者只含有其中两种孔尺寸的材料。这些材料在催化、选择分离和传感器等方面有着重要的应用，然而，具有泡沫形状的多孔材料一般比较脆弱，易粉碎。三氧化钨是一个被广泛研究的过渡金属氧化物，因为它具有独特的性质在变色器件、传感器等方面得到应用。另外，三氧化钨基的掺杂复合物还具有催化作用。人们意思到三氧化钨的形貌和结构与所期望的应用功能有着直接关系。

步骤：
通过浓缩含有双氧水（H2O2）、甲醇、过钨酸和聚乙烯吡咯烷酮(PVP)的溶液，制备了含有介孔的WO3一维网状结构。用光学显微镜、扫描电子显微镜(SEM)、粉末X-射线衍射(XRD)、热失重分析(TG)、高分辨率透射显微镜(HRTEM)和N2等温吸附(BET)等技术，对所制备的和煅烧后的WO3网状结构进行了表征。

结论：
1. 光学显微和SEM照片展示了这种形似泡沫的一维网状结构的WO3不论在煅烧前还是煅烧后都比较稳定，表现出自支撑的性质。
2. 放大的SEM图表明，煅烧后网状结构的壁是由WO3的纳米颗粒组装而成的。
3. XRD衍射分析表明，WO3泡沫煅烧前是非晶体，煅烧后为正交晶系的晶体。作为结构诱导剂的PVP具有廉价和稳定所制备溶液的优势。

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稀土氧化物掺杂对三氧化钨陶瓷的影响

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分类：钨业知识
发布于 2016年3月02日 星期三 14:16
作者：xinyi
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研究了稀土掺杂的WO3的微结构、相结构、非线性电学性质和介电特性。主要结论有:
（1）稀土掺杂影响WO3晶粒的生长。Gd和Ce的小量掺杂限制晶粒生长，大量掺杂可以促进晶粒生长。Dy和La掺杂都能促进WO3晶粒生长。Yb掺杂能抑制WO3晶粒的生长。样品的晶粒尺寸基本在10～20μm之间。能谱分析显示，掺杂物主要偏析在晶界出。
（2）稀土掺杂能明显抑制三斜相WO3的生成，使WO3单相化，从而改善WO3陶瓷在高电场下的电学稳定性。稀土掺杂能减小耗尽层中的离子迁移，使得样品在低电场下也具有稳定的电学性质，这说明WO3在低电压领域具有较好的应用前景。
（3）稀土掺杂的WO3陶瓷具有低的压敏电压和势垒电压，因此WO3特别适合于低压压敏电阻。
（4）稀土掺杂并不能提高WO3陶瓷的非线性系数。非线性系数基本上在2～5之内。
（5）稀土掺杂在不同程度上可以提高WO3的介电常数，整体上，大约可以提高1个数量级。介电常数的提高使得WO3更适合用于电容-压敏双功能材料。
（6）Dy和La掺杂的样品具有特殊的晶界相，在Dy掺杂的样品中的晶界处出现IWP=5华中科技大学硕士学位论文多孔状物质，这种物质导电性较弱，使肖特基势垒得以形成，因此样品表现为非线性的伏安特性。La掺杂的样品的晶界处出现棒状物质，这种棒状物质导电性较好，使得晶粒间的势垒消失，因此样品表现为线性的伏安特性。La掺杂的样品的晶界电阻与晶粒电阻相差不大，但仍然具有较大的介电常数，这说明通常的晶界层势垒电容器模型(GBBLC)不能很好的解释La掺杂样品具有高介电常数的现象。
（7）提出了稀土掺杂的WO3陶瓷中的Schottky势垒模型，结果表明，WO3基陶瓷中的晶界势垒具有与ZnO中的晶界势垒类似的性质。
（8）研究了Tb掺杂的WO3陶瓷的高温电学行为。样品在300～500℃高温下仍具有一定的非线性电学特性。高温下的两相共存被认为是非线性的来源。
（9）无外场时，Tb掺杂的WO3陶瓷在高温下有一定的热电流输出，这种热电流既不是由温差电效应引起的，也不是简单的热释电现象，其行为类似于一个热电直接转换电池。因此认为，这种异乎寻常的热电效应有可能成为热能—电能转换的新途径。


WO3
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三氧化钨用于太阳能电池

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分类：钨业知识
发布于 2016年3月02日 星期三 14:46
作者：qiongyao
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太阳能电池染料敏化太阳能电池和有机-无机钙钛矿太阳能电池由于具有制作工艺简单，理论能量转化效率高，成本较低等优点，是非常有发展潜力的两种新型薄膜太阳能电池。经过世界各国科学家的不断努力，目前DSCs和PSCs的能量转化效率(PCE)分别达到了13%和19%。DSCs中的对电极和PSCs中的背电极是整个光伏器件结构中重要的组成部分，除了形成整个电池回路的作用之外，它们分别起着催化还原电解质中氧化态组分和收集空穴的作用。DSCs对电极催化材料通常为Pt，PSCs背电极通常为Au或者Ag。

然而，这些材料的使用存在诸多问题。首先，Pt、Au、Ag是贵金属，价格昂贵且储量有限，势必影响到未来的大规模生产。其次，Pt对电极易被DSCs电解质中的I-/I3腐蚀，而Ag背电极在PSCs中容易被有机-无机钙钛矿腐蚀，因此影响了DSCs和PSCs的稳定性。为了提高稳定性以及降低DSCs、PSCs成本，需要开发出高效、低成本、耐腐蚀的非贵金属对电极和背电极材料。同时需要深入研究电池材料在器件中的作用和催化机制以及影响因素，以便为新材料的开发提供一定理论的指导意义。

实验研究出新型高效低成本的三氧化钨对电极，从化学组成、形貌、表面结构三个重要的角度深入研究了其对催化和DSCs性能的影响机制。为了进一步降低电池的成本、提高稳定性，成功制备了基于廉价碳材料的Pt-free和ITO-free的柔性三氧化钨对电极并研究了其在拟固态电解质中的催化和DSCs性能。同时将上述廉价碳材料经过简易的溶剂交换法，制备了适合有机-无机钙钛矿太阳能电池体系的低温导电碳浆，从而成功构建了基于碳背电极的HTM-free和Metal-free的介观异质结钙钛矿太阳能电池和平板异质结钙钛矿太阳能电池，并详细研究了两种器件的光电性能、界面电子-空穴分离与收集、长期稳定性等问题。

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钨合金电梯平衡锤

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发布于 2016年3月02日 星期三 11:04
作者：yaqing
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当一幢幢摩天大厦拔地而起屹立在各个城市的平地之上时，有些人啧啧称奇，而有些人却不免担心。如果没有电梯只有楼梯，那么这么高的楼房，需要走到何时？按照我国相关律法规定，七层及以上的楼房就应该安装电梯。由此可见，电梯在现代生活中的作用可谓是至关重要。电梯是一种垂直升降机，它依靠电动机产生的动力为牵引力来搭载人和货物，每个电梯都有其限定的载重量。虽然电梯越来越普及，而电梯安全事故的发生概率也越来越高，不断牵扯着人们的神经。
 
钨合金电梯平衡锤是电梯中用以抵消其在关门之后自动开启的趋势的一个部件，它可以降低电梯拖动电机的额定容量以此来减少势能的变化。但其最主要的作用还是保障电梯运行中的稳定从而保障乘客的安全。之所以选用钨合金来制造电梯平衡锤是因为钨合金具有极高的耐磨损和耐热性，它可以抵抗电梯在运行中摩擦产生的热量，也不会生锈腐蚀，且无毒环保。因此十分适合用来做电梯平衡锤，也更能保障电梯的运行安全。
钨合金电梯平衡块
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