盾构刀具用纳米级碳化钨粉末

当前我国各大城市正蓬勃建设轨道交通工程，盾构法由于其无可比拟的优势，在轨道交通隧道建设中取得广泛应用。

轨道交通线路一般均经过商业中心、密集住宅区、大型公共场所等城市核心区域， 而这些地方往往存在高耸的建筑物或大型桥梁，其桩基础也通常较深、较粗。对于切削较粗 的大直径桩基，其最大难点在于如何切断其中的粗钢筋，这是现有的常规刀具几乎无法做 到的；第二大难点是需要切削大体量的含粗骨料的混凝土，这给刀具的耐磨性能和抗冲击 性能提出了巨大挑战。

由于现有的盾构刀具在设计时并未考虑切削钢筋混凝土桩基的问题，也基本不具备直接切桩的能力，因此一般采取桩基托换后人工截桩、拆除上部结构后拔桩、开挖竖井后人工凿桩等传统方法事先移除障碍桩。这些传统方法虽然简单、安全，但成本高、影响环境大、工期长，因此，若能通过改进刀具，使得盾构直接切削钢筋混凝土桩基成为可能，将对节省工程投资、减小周边环境影响、缩短工期等方面 具有重要意义，经济和社会效益显著。

针对现有技术中存在盾构刀具耐磨性能和抗冲击性较差的问题，有企业采用一种盾构刀具用等离子弧堆焊碳化钨刀圈的制作工艺。它通过在刀圈外缘两侧用等离子弧堆焊的方法熔敷有一层耐磨堆焊层，达到提高刀具的耐磨、耐高温、耐腐蚀性或耐冲击性的目的，这其中，纳米级碳化钨粉末的制作工艺为：

步骤一：混合：将55％～60wt％的偏钨酸铵水溶液和纳米碳黑粉体混合搅拌均匀 呈流体状，加入模具中压制成型呈前驱体；

步骤二：深冻：将前驱体快速转入深冻空间中进行急速深冻；温度为-150～-160 ℃，时间为200～240min；

步骤三：冻干：将急冻好的前驱体快速转入真空冷冻干燥仓中进行冻干；

步骤四：碳化：关闭真空冷冻干燥仓冷阱，升温900～1200℃进行碳化还原反应制 得纳米碳化钨块；

步骤五：粉碎：将纳米碳化钨块用粉碎机粉碎至纳米碳化钨粉状。

冻干后的前 驱块状体只是水分子升华后形成的多微孔状蜂窝块，体积变化微小均匀的钨源和碳源定位不会发生变化，位置固定的碳源和其周围位置也相对固定的钨源进行反应，位置等位化， 最终生成均匀的碳化钨，而且还是纳米级的碳化钨块；由于冻干后块状体微孔孔隙的均匀 性，从而比较容易的实现制得粒度均匀的纳米级的碳化钨的目的；而且，微孔状纳米级的碳 化钨，在等离子弧堆焊工艺中对热量的吸收也比较均匀，能够急速熔化和刀圈外缘结合，结 合的强度提高，相应的进一步降低堆焊稀释率，稀释率可控制在5％以下。

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