氧化钨的制备方法很多，如已广泛应用放热固相法、液相法、化学沉积法、凝胶-凝胶法、微乳液法、水热合成法等。而采用不同的方法又能制备出不同结构的氧化钨离子，常见的有立方晶系、四方晶系、六方晶系、三斜晶系、正交晶系等。苏子和研究的深入，一系列非整比和介稳价态氧化钨化合物相继出现，研究者将他们分别称之为青铜相和焦绿石相的氧化钨。这些特殊形态的氧化钨在物理化学性质方面发生较大的变化。例如焦绿石型氧化钨是一类多维孔道结构的化合物，由于它具有分子筛的网状结构和介稳性，焦绿石型的氧化钨的物理化学性质发生了明显的变化，不仅导电性、吸附性能挣钱，而且在催化、传感、电致变色、燃料电池等领域得到广泛的应用。而这也引起了广泛关注，使得研究者们继续对一些特殊形态的氧化钨进行研究和发展。

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经实验发现结构水分子能够较好的解释气致变色的着色过程，同样它也能解释气致变色的褪色过程。气致变色的着色和褪色过程是一个燃烧的放热过程，WO3和Pt颗粒当催化剂的作用。其褪色过程的描述如下：当着色的纳米线在空气或者是氧气的条件下，吸附在表面的O₂分子同样在Pt纳米颗粒表面发生了离化和转移，转移到WO₃纳米线表面的O原子首先与吸附在表面的H反应形成羟基。然后随着O原子的不断转移，O原子在纳米线表面通过捕获自由的电子形成O^2-。随着纳米线内载流子浓度的减少，局域在氧空位附近施主能级上电子变得不稳定。当这些施主能级上的电子被吸附氧原子俘获并局域在纳米线表面时，与氧空位链接的W原子的价态会从W⁵⁺重新变成W⁶⁺，从而引起局域在附近的结构水分子的不稳定。最后，结构水分子分解成H⁺和O粒子。一方面，H⁺扩散到纳米线的表面与表面吸附的O离子结合形成水分子，吸附到空气中。另一方面，O离子填补了氧空位，使材料物质结构回复到了着色前的WO₃结构，完成了三氧化钨纳米线薄膜的褪色过程。

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研究者发现在双注入模型的基础上，注入的电子在被氧空位捕捉后形成色心是引起材料变色的起源，但是经过研究发现注入的氢也会对材料的变色起作用。因此研究者们建立了结构水分子模型，且这通过热重质谱联合技术可证实在三氧化钨纳米线薄膜内存在结构水分子。而三氧化钨气致变色的水分子结构能很好的解释三氧化钨纳米线的着色过程。在WO₃纳米线薄膜内气致变色的着色过程可以描述为，吸附在Pt纳米颗粒表面的H2分子被离化成为H原子，H原子通过溢出机制转移到了WO₃纳米线表面。氢离子和电子双注入到WO₃晶格内，然后氢离子与晶格中的O形成结构水分子。该结构水分子在热扰动或者光照的情况下，容易脱落其原先的位置，导致氧空位的出现。该结构水分子在常温条件下依然留在晶格内部，并不会排出纳米线体外。另一方面，注入的电子填充到由氧空位的出现而引起的导带底局域态中，从而引起W价态的改变。（从W⁵⁺变成W⁶⁺）。

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在气致变色的机理研究方面，通过采用XRD衍射技术和Raman光谱技术分别研究了三氧化钨纳米线薄膜着色前后的晶体结构变化和W-O键震动模式的改变。经过实验发现，氢离子和电子的双注入模式会引起一个新的四方晶相的WO3-x·H2O的出现，同时导致了W-O键震动模式的明显变化。通过这些实验结果研究提出了氧空位和结构水分子共存于纳米线体内的气致变色机理模型。

在WO3的WO6六面体结构中，注入的H+会吸附在O^2-附近，注入的e-填充到了WO₃的导带底的局域态中，导致W⁶⁺变成了W⁵⁺。在六面体结构中的6个氧都有可能吸收H⁺，一旦其中O吸附了H⁺,该W-O的作用将变弱，O更加活跃，容易再吸附1个H⁺形成1个结构水分子（H₂O）。在W-O弱化的同时，结构发生重构，W往O方向移动，导致W-O键长伸长和另一边W-O键长缩短。这时W-O作用能增强，不容易再吸附H⁺。在热或者光作用下，结构水分子容易脱落O的位子，从而产生一个氧空位。在这个模式中，所涉及到W-O键长的伸缩变化较好地解释着色过程中Raman光谱的变化规律。

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许多研究都表明钨粉的最终粒度很大程度上取决氧化钨和还原条件。三氧化钨（WO3）还原过程中主要相成分对于钨粉晶粒的大小有很大的影响，了解这个还原过程主要的相成分有利于选取不同的原料和加工工艺来生产不同粒度的钨粉(WP)。经实验发现，当温度在500~600℃是，三氧化钨发生的反应为WO3→β-氧化钨→β-W →WP。其中有少量的β-氧化钨转变为二氧化钨（WO2），再还原成WP。当温度在600~800℃时，WO3发生的反应为WO3→β氧化钨→二氧化钨→WP。其中有少量的β-氧化钨还原为β-W然后再变成WP。当温度为770~900℃时，WO3发生的反应为WO3→β氧化钨→γ-氧化钨→二氧化钨→WP。而经过对其形态的研究发现，三氧化钨适合制取中粗颗粒的钨粉，γ-氧化钨适合制取超细钨粉，β-氧化钨则介于两者之间。

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利用同位素的放射性而被人类研发出来的辐射技术，如今已广泛应用于工业、农业、医疗、考古，和环境保护等方面。钨合金同位素辐射屏蔽容器是以钨合金为主要材料的专业防同位素辐射容器。钨合金是用来做辐射屏蔽容器的最佳材料，无论是医疗或是工业设备。与传统屏蔽材料相比，钨合金屏蔽件体现了很好的价值。铅块是较早用于屏蔽件领域的金属材料，但是在使用过程中发现，铅制作的屏蔽件的辐射屏蔽能力不够高，还会对环境造成严重的污染。而新一代的钨屏蔽辐射屏蔽能力已被证明是的铅屏蔽的两倍。同样的辐射屏蔽能力，钨屏蔽件的重量比铅少25%至50%，同时消除附带的毒性危害物和降 低了混合废物处理。

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有放射性的同位素称为"放射性同位素"。利用同位素的放射性而被人类研发出来的辐射技术，如今已广泛应用于工业、农业、医疗、考古，和环境保护等方方面面。包括辐射探测器、利用核辐射技术的放疗仪、医疗用X光仪器等。所有的同位素辐射技术仪器最重要的一个部件即为辐射屏蔽容器，只有将有辐射性的同位素放在待有屏蔽功能的容器内，才能对其进行安全有效的利用。鉴于钨合金材料高密度，高辐射屏蔽，及环保的特性，钨合金材料是制造辐射屏蔽容器的首选材料。

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钨坩埚是金属钨的制品。锻造钨坩埚指的是经过锻轧的钨坩埚。烧结钨坩埚的尺寸大于锻造钨坩埚，最大直径可做到100mm，厚度为5~12mm，高度也可达到100mm。

锻造钨坩埚主要是用于熔炼其他金属，如熔铝等。其与烧结钨坩埚的钨物理性能上的不同为密度，烧结的为18.2/cm3, 而锻造可以做到19.1g/cm3。锻造钨坩埚有更好的晶体结构。因其耐高温，可作为稀土冶炼炉等工业炉内的核心容器。

锻造钨坩埚的物理性能：

高密度（可达19.1g/cm3）

高纯度（99.95%以上）

尺寸精准

无内裂纹

内外壁光洁

 

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钨坩埚具有钨的特性，具有耐磨、高熔点、高密度、抗腐蚀等特性，因此，它常作为蓝宝石单晶生长炉、稀土冶炼炉、石英玻璃熔炼炉等工业炉内的核心容器，其使用的工作温度通常在2000℃以上。尤其，对于蓝宝石单晶生长炉来说，钨坩埚的高密度、高纯度、尺寸精准、无内裂纹、内外壁光洁等特性对蓝宝石晶体生长过程中的拉晶质量控制、种晶成功率、脱晶粘锅以及其使用寿命的延长起到了关键性的作用。

 

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为改进了大规格钨坩埚的生产工艺，将粗细不同的钨粉末按一定比例混合，用混合钨粉制成大规格坩埚压坯，然后采用分阶段烧结，其烧结过程为4个阶段：烧结颈的形成、烧结颈长大、孤立孔隙的形成及孔隙的减少并长大。采用改进工艺生产的钨坩埚密度达18.0g/cm3以上，尺寸φ280mm×400mm，其工艺稳定，可批量生产。实践应用证明，这种坩埚适合于稀土金属熔炼的要求。

 

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