γ照相機鎢合金准直器

γ照相機是核醫學最基本的顯像設備。它由准直器、碘化鈉晶體、光導、光電倍增管矩陣、位置電路、能量電路、顯示系統和成像裝置等組成。准直器、晶體、光電倍增管矩陣等構成可單獨運動的部分,稱為探頭,是γ照相機的核心。γ照相機可以立即在一定的視野內成像,而不需要機械掃描。這種儀器既可用作靜態觀察,亦可用作動態觀察。

γ照相機鎢合金准直器

γ照相機主要由探測器、電子線路和監視裝置三個基本組成部分組成。探測器是由准直器、閃爍晶體、光導、光電倍增管、前置放大器和定位網路電路(或稱類比計算電路)等組成。γ照相機鎢合金准直器是該設備的一種重要部,用來實現空間定位,使得來自不同空間部位的射線照射到閃爍體的特定位置上。由於臟器中每一小部分的放射性都是各向同性的發射射線,探測中整個閃爍晶體都受其照射,而今體內的每一小點也都接收整個臟器各部分發射來的射線,所以,這樣形成的閃爍圖像將呈現一片混亂的閃爍點,而不是臟器內相應的放射性分佈圖像。准直器的目的就是讓能通過准直孔的射線射到閃爍晶體上,而將其他射線阻擋使之射不到閃爍晶體上。

同時,γ照相機能遠距離對放射性物質進行快速成像,定位準確,可有效減少工作人員所受照射劑量,為放射源監測和丟失放射源搜尋提供了新手段。鎢合金材料具有對各種射線的遮罩本領高的優點,且無害環保,在放射醫療技術中廣泛用於遮罩材料。
 

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鎢芯脫殼穿甲彈

脫殼穿甲彈曾是坦克炮發射的動能穿甲彈的主流,是傳統穿甲彈提升破壞效果的改良型。在一個比主炮口徑小的鎢合金制彈芯再套上由輕金屬製造的套環,套環和主炮口徑相同,當發射時輕金屬套環脫落而鎢合金彈芯繼續飛向目標,這是為了要兼顧以大口徑坦克炮發射高速炮彈和以小口徑炮彈較易穿透裝甲的要求,這種炮彈的彈芯長徑比不可大於1:7,以便用線膛炮發射。鎢芯脫殼穿甲彈的彈頭採用了脫殼原理和高密度鎢合金的新結構、新材料,具有初速高、彈道低伸、飛行時間短、命中精度高、侵徹力大等特點,能有效地對付快速運動目標;其彈心斷面密度大,與硬質鋼心或碳化鎢彈心在侵徹過程中整個破碎相反,鎢合金彈心可展性較好,以飛濺式穿甲,具有極好的二次侵徹特性,對大著角、夾心和多層結構複合裝甲的穿甲效果更為明顯。已在軍事方面被廣泛採用。

                                鎢芯脫殼穿甲彈

鎢心脫殼穿甲彈彈頭的典型結構,由彈心、前托(上托)、底托和閉氣環組成。在膛內,底托包覆著彈心在火藥燃氣作用下沿槍管運動,使品質較輕的彈頭獲得高初速和轉速。出槍口後,底托脫落,彈心飛向目標。彈心是穿甲元件,由鎢合金材料製成。因為鎢合金的比重為18g/cm3,是鋼比重(7.8g/cm3)的2.3倍,所以彈心的斷面密度大,有利於提高飛行時的存速能力和對鋼板的侵徹能力。

高比重合金有個最突出的特點就是比重高也就是大家常說的密度大,此外,鎢合金耐高溫;熱穩定性好,在穿甲彈飛行過程中與空氣摩擦產生大量的熱,要是穿甲彈中的填充物熱性不好就會使它粘結在一起,無法達到穿甲的作用。鎢合金的這一特性使穿甲彈很好的發揮了應有的功效。
 

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鎢芯穿甲彈

鎢芯穿甲彈是在普通的穿甲彈的基礎上發展起來的高效穿甲彈。是現代軍事武器常用的彈種之一。穿甲彈內部裝載鎢合金彈芯所以稱之為鎢芯穿甲彈。

              鎢芯穿甲彈

為了擊穿更厚的裝甲,勢必要提高炮彈射擊後的動能,製造更大的炮彈,相對的要有更大的大炮來使用,一味的加大尺寸並不是唯一的方法。所以就在彈頭的材質上做點功夫,由於穿甲彈速度越大,頭部越硬越好,所以在炮彈中又包了一個小一號的由鎢芯製成的彈頭,命中目標後小彈頭被擠出並對對方造成殺傷。鎢芯穿甲彈由風帽、彈芯、彈體、曳光管組成。彈芯是穿甲彈的主體也是關鍵部位,用高密度鎢合金製成。鎢合金一種緻密金屬不僅密度大而且硬度超凡,是製造硬芯彈藥的主要材料。彈體用低碳鋼或鋁合金製造,主要起支承彈芯的作用,其上有導帶,能保證彈丸旋轉穩定。彈芯被固定在彈體中間,當碰擊裝甲瞬間,彈體破裂,彈芯進行穿甲。鎢芯穿甲彈具有“速度高、彈道低伸、穿甲威力大”等優點。其中“穿甲威力大”是該彈較同等口徑彈種最為突出的優點。

鎢芯穿甲彈用高比重鎢合金製造,密度可達到18g/cm3,彈心的斷面密度大,有利於提高飛行時的存速能力和對鋼板的侵徹能力,提高穿甲彈的動能給裝甲致命的打擊。鎢合金還是一種耐高溫、熱穩定性好金屬材料。鎢芯在穿甲彈內要承受高壓高溫環境,使用鎢合金製造的彈芯,即使在高溫高壓環境下也不會粘結變形等。

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鎢合金方塊

鎢合金方塊是鎢合金的一種塊狀產品,具有密度高、抗壓強度好、抗氧化性、良好的導電、導熱性和耐腐蝕及高密度(密度在16g/cm3到18.5g/cm3),遠高於鎳、鈦、鉛。鎢合金方塊還有良好的抗拉強度,膨脹係數和大彈性係數。在軍事中用做穿甲彈彈芯填充材料以及各種配重件等。

純鎢的脆性極高,鎢合金方塊加工時在複合材料中添加鎳與鐵,在液相燒結過程使用熔料。鎳鐵相結合鎢顆粒,從而保證鎢合金方塊具有高延展性,鎢合金方塊的優勢在於具有極佳的機械加工性能,能夠承受高負載。此外,鎢合金方塊具有很好的物理化學性能,如密度高,硬度強,耐高溫腐蝕等。密度可以達到18.5g/cm3,是同等鋼材料的兩倍,這使得鎢合金在配重領域有很大的優勢。

                     鎢合金方塊

鎢合金方塊的應用主要包括兩個方面,配重和軍事運用。
鎢合金具有很高的密度,並且和鉛相比較鎢合金對環境沒有危害,因此鎢合金在配重方面的運用廣泛。鎢合金方塊做為配重能夠彌補擺動、重量轉移、失衡和振動等情況,形成或改變重心,確保最佳平衡性。如飛機配重、潛艇配重、賽車配重、武器配重、運動器材配重等。

在軍事方面鎢合金方塊可作為穿甲彈彈芯填充材料,彈芯是穿甲彈的主體也是關鍵部位,鎢合金一種緻密金屬不僅密度大而且硬度超凡,是製造硬芯彈藥的主要材料。因為鎢合金方塊有很好的抗拉強度,所以對於穿甲彈的性能有很大的提高。

鎢合金還可用於武器的配重,可以減小重型武器的後坐力,保護槍管遭到撞擊時不會影響射擊的精確度。
 

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鎢合金砧塊

鐓模鍛工藝是由電熱鐓粗後再進行加工的工藝方法,電熱鐓粗用砧塊材料是隨氣門用鋼材的發展而發展。隨著內燃機燃氣溫度的提高,要求有更高的紅硬性,耐磨性的砧塊相適應。鎢合金砧塊是具有較好綜合性能的砧塊,能滿足不同氣門鋼種發展的要求,是促進鐓模鍛工藝發展的關鍵。

鎢合金砧塊具有以下優異性能:1、良好的導電性能,而砧塊本身不要過熱。2、良好的高溫硬度和強度,在鐓粗的高溫高壓下,砧塊材料不易變形。3、良好抗氧化性能和抗電弧燒蝕性能,鎢合金砧塊紅硬性高,使用壽命長。

鎢合金砧塊

電熱鐓粗過程是一個斷續的週期性作業,砧塊材料還將承受熱疲勞應力的反復作用,特別是隨著內燃機燃氣溫度的提高,對氣門鋼材材質的性能,如耐高溫性能、耐磨性能等也有更高的要求。由於氣門鋼種的不斷發展,氣門鋼材能否鐓粗,和其選用具有高性能的鎢合金做砧塊材料有著極大的關係。鎢合金砧塊以鎢為基,添加適量的鎳、鐵、銅或鉬等作為粘結相,採用粉末治金工藝方法,經混料、壓制、燒結等工藝製備出不同組分的鎢合金砧塊及複合結構砧塊,產品經性能測試,具有高的室溫硬度及高溫硬度。實驗表明鎢合金砧塊鎢、鎳、鐵系鎢合金最理想,含鎢的品質分數在90%-95%時,其使用壽命最佳,當含鎢量低於此值時,則鎢合金的紅硬性、耐磨性還不理想;當含鎢量高於此值後,則合金的韌性降低,脆性提高 ,易產生龜裂現象,均降低砧塊的使用壽命。因此,在電熱鐓粗中使用鎢合金砧塊可減少工人勞動強度,提高產品合格率,降低有關電能消耗,具有良好的經濟效益。

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大型集裝箱檢查系統

集裝貨物/車輛檢查系統是海關港口急需的檢測設備之一。目前國內外港口對集裝貨物的檢查主要採用開箱檢查或輻射成像的方法。開箱拆貨檢查時間長、日檢量低、檢查成本高。對輻射成像而言,國內外現在已經研製出用加速器或鈷-60做輻射源的大型集裝貨物/車輛檢查系統。

                                                           大型集裝箱檢查系統

進出口貨物品種日益豐富,形成了鋼材、煤炭、廢紙、紙漿、木材、石材等特色貨種的轉運中心,對放射性檢測的要求越來越高。使用鈷-6做輻射源大型集裝箱檢查系統屬於大型放射性檢測系統,近年來在我國較大的港口碼頭開始普及。這種儀器由大容量塑膠閃爍體和信號探測分析系統組成,該系統對過往的集裝箱、大型車輛、行李物品等進行放射性物質即時監測,實現對異常的放射性同位素夾帶即時聯動預警的功能,基於特徵譜分佈動態掃描和甄別的人工核素識別技術,能夠有效地降低系統的識報率和漏報率,由於其探測器面積大,不間斷掃描時檢測,極大地提高了檢驗檢疫和通關速度。

由於鈷-60是人造放射性同位素,是β衰變核素,會發射β-和γ射線,有極強的放射性。因此,在大型集裝箱檢查系統中同時大量運用了鎢合金遮罩件來遮罩輻射源對人體造成的傷害。防輻射能力和遮罩材料密度有關,密度越大遮罩性能越好。鎢合金材料具有高的密度和原子序數,作為理想的防輻射材料具有很多優勢,吸收射線能力強、比重大、強度高、具有良好的可焊性和加工性、無毒環保,綜合的優異性能使得鎢合金成為大型集裝箱檢測設備射線防護障蔽的最佳選擇。
 

 

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鎢合金多葉光柵葉片

多葉光柵系統主要用於放射醫療中控制X射線的方向和輻照範圍,作用是替代手工製作的不規則鉛擋塊,在治療過程中,由電腦控制多葉光柵系統各個葉片的運動,形成臨床所需的不規則形狀射野進行照射。多葉光柵系統由120個鎢合金光柵葉片組成,其中葉片的製造材料採用鎢合金材料,這比用鉛做的擋板葉片產生的危害要小得多。

                                                           鎢合金多葉光柵葉片

多葉光柵系統廣泛運用在放射醫療技術中,主要基於鎢合金對放射性物質的遮罩效應。鎢合金是一種高緻密金屬材料,研究證實高密度金屬材料可對放射性物質產生遮罩效應。由於金屬鎢對放射線有較強的防護性,所以目前多葉光柵葉片的材料多數都是由金屬鎢製成。整個多頁光柵包括兩組葉片,兩組葉片相向排列安裝於支架上,葉片可以在支架上移動,移動的方向與射線束軸線方向垂直,每個葉片都由步進電機獨立驅動;由於在葉片之間為減少運動時的相互摩擦而留有適當的間隙,為減少放射線通過此間隙的洩露,還在兩組葉片的下面各安裝一個可移動的擋板,通過擋板的適當移動來遮擋洩露的放射線。為了防止相對應的兩片鎢葉在閉合即時發生碰撞,閉合的兩片鎢葉之間也留有微小的間隙,同樣為了降低在此間隙洩露的放射線,也可以在與兩組鎢葉相垂直的方向再安排一族防漏擋板。

由於鎢合金材料具有對各種射線的遮罩本領高的優點,非常適合於對多葉光柵系統這一類空間解析度要求高的場合,鎢合金材料有著很高的密度減小了射線遮罩件的尺寸,卻不影響射線遮罩效果,同時還具有無害環保的特性,在放射醫療技術中廣泛運用。

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硬質合金Wiech法脫脂

從硬質合金MIM技術產生以來,隨著粘結劑體系的不同,形成了多種硬質合金MIM工藝路徑,脫脂方法也多種多樣。最開始投入規模應用的是Wiech法。Wiech法自1980年發明以來經過了幾次改進形成Wiech(1)、(2)和(3)法。Wiech所用的粘結劑為粉末注射成型(PIM)中,特別是硬質合金MIM中應用最多的蠟基粘結劑體系,一般為多種組元體系。Wiech法自出現歷經多次改進,所應用的脫脂原理不盡相同,脫脂效果和脫脂效率也相差巨大。
 
1.Wiech(1)法
(1)法的基本流程是:第一步採用真空加熱環境下利用氣態溶劑進入成形坯溶解粘結劑,溶解到一定程度,粘結劑的溶劑溶液會從成形壞中滲出。第二步採用溶劑脫脂法去除剩餘的部分粘結劑。由於已經通過氣態溶劑脫脂形成的孔隙能道,第二步浸入式溶劑脫脂速度很快,且不會產生裂紋和缺陷。Wiech(1)法在氣態溶劑脫脂期間週期很長,脫脂效率很低。另外由於脫脂溫度高於粘結劑流動溫度,變形較嚴重。下圖為Wiech(1)法經典的工藝路徑。
 
脫脂工藝圖片
 
2.Wiech(2)法
198年Wiech年發明了Wiech(2)法,Wiech(2)法其基本流程是:將硬質合金MIM成形坯置於一惰性氣體容器中,通過調節溫度和氣體流量,使得成形坯中粘結劑的蒸氣壓高於容器內氣氛壓力,這樣粘結劑能從成形壞中蒸發出來進入容器氣氛中,容器中有一個獨立部分用來冷凝收集粘結劑,粘結劑脫除速度可以通過調節冷凝速度來控制。對於多組元粘結劑,還可以通過調節容器內溫度和壓力,有選擇地逐步蒸發排除。此過程約需一天或一天以上時間。
 
3.Wiech(3)法
Wiech于1981年發明了Wiech(3)法,採用虹吸脫脂作為第一步,將硬質合金MIM成形坯置於虹吸料上,緩慢升溫至200℃保溫3h以脫除大部分粘結劑,然後再將成形坯放入爐中於一個大氣壓的氫氣氛中以約3℃/min的速率升至約800℃進行進一步脫脂和預燒結,整個脫脂過程約10h左右。這樣,Wiech實際上採用了三種形式的二步法進行脫脂,先是採用溶劑蒸氣脫脂,然後是蒸發法,後來又採用虹吸脫脂作為第一步,脫脂時間也由最初的3天縮短到了10個小時。但它人都存在一些缺點,Wiech(1)法效率低,成形坯易產生變形。Wiech(3)法脫脂爐內氣氛壓力需精確控制,且對於銷大分子量的粘結劑組元,則蒸發法很難奏效。Wiech(3)法存在虹回應料粘附于成形坯和污染成形坯的問題。
 
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注射成型硬質合金粘結劑類型

注射成型硬質合金粘結劑有蠟和其它高聚物構成,另外會加入各種過程助劑。
 
蠟的選擇
注射成型粘結劑中了較多,適用的粉末原料也各不相同。對於硬質合金的注射工藝,一般採用以蠟為主的粘結劑。常見的蠟包括石蠟、蜂蠟、棕櫚蠟以及類似石蠟的短鏈聚合物。這些蠟具有較低的粘流態溫度,潤濕性好,粘度較低,分解時較其它聚合物體積變化較小。蠟的相對分子量較小,易揮發,有利於脫脂。
 
多組分粘結劑
使用單一的蠟會使脫脂困難,因為熔化溫度較窄,熱脫脂極慢,也不能採用溶劑脫脂等其它脫脂方式。單組分粘結劑還存在填充不均勻等問題。故常採用與其它聚合物、潤滑劑等混合形成多組分粘結劑。這樣由於不同組分的脫脂過程不同,在脫脂時,一種組分可以優先排出,先形成氣體通道,另一種組分起著骨架支撐的作用。理想的硬質合金粘結劑中,常含有體積分數為30%-70%的一種主要成分。除蠟以外常見的組分有烹調油、醋酸纖維素、棕櫚油、樟腦、萘、聚乙烯醇、水、油酸、硬脂酸、硬脂酸鋁、乙醇、花生油、魚肝油、聚乙烯丁縮醛等。
 
其它成分
為改善粉末的潤濕、模具潤濕、混合料粘度、殘餘應力等脫脂行為,實際生產中,常在混合料添加過程助劑、模具防黏劑、配合劑、塑化劑、溶劑、潤滑劑、增強劑等。
 
硬質合金粘結劑圖片
 
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硬質合金注射成形制品原料控制

傳統的硬質合金生產方法(壓制-燒結法)只能生產形狀較為簡單的製品, 因而限制了硬質合金的應用範圍。冷、熱等靜壓能生產形狀複雜的製品,但成本很高,不適合大規模生產。粉末注射成形工藝的出現,為進一步擴大硬質合金材料的應用領域(如下圖產品示例)帶來了契機。因硬質合金的力學性能對於極小的雜質、孔洞或其它小缺陷引起的斷裂源都特別敏感,故研究工藝中各工序可能產生的缺陷及其原因,提出預防措施和解決辦法,就顯得至關重要。由於硬質合金粉末一般為不規則多角狀、細微性細,因而粉末間相互摩擦大、堆積密度低,其原料的品質控制就顯得尤為重要。
 
注射成型硬質合金圖片
 
原料控制點
1 利用表面活性劑,如硬脂酸、鄰苯二甲酸二丁脂等來改善餵料流變行為和粉末與粘結劑間的潤濕性。
 
2 粉末氧含量。粉末氧含量是影響硬質合金注射成形制品性能的主要因素,是對燒結後的合金的碳化量影響巨大。
 
3 粘結劑選擇和組分比例控制。目前廣泛用於硬質合金注射成形工業中的粘結劑為石蠟基多組元體系的粘結劑。石蠟基粘結劑的組成要根據粉末特性不同做出相應調整, 從而得到具有良好均勻性、保形性和流動性的餵料。粉末細微性和形狀的變化應調整表面活性劑含量和粉末裝載量, 粉末細微性分佈不同應調整粘結劑的粘度。
 
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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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