全面提高硬质合金质量(兰钨)

该课题的任务较多,我院承担了“兰钨相组成的定量分析方法,兰钨的制取及其氢还原的工艺基础理论研究”。具体包括下述三方面内容: 1.兰钨相组成的定量分析方法; 2.兰钨相组成与工艺参数的关系; 3.兰钨相组成对钨粉粒度的影响。 钨的兰色氧化物,简称兰钨,是钨冶金过程中的一种重要的中间产物。工业兰钨一般为多相物质的混合物。兰钨的相组成对其性质及后续产品的质量有显著影响。 制取含α-W和WO_2两相物质的标样。利用该标样,并借助于未知试样的含氧量数据,可以对含α-W、β-W和WO_2三相物质的未知试样进行X射线有标定量相分析。本研究还提供了制取铵钨青铜(ATB),ATB+W_(20)O_(58)等标样的方法。至此,可以对兰钨中的各相进行X射线有标定量相分析。     

稀土元素La,Ce对93WNiFe合金力学性能的影响

通过粉末冶金方法制备了添加稀土元素La,Ce的93W-4.9Ni-2.1Fe合金,研究了稀土元素对高密度93钨合金静、动态力学性能的影响. 结果表明,添加少量的稀土元素La,Ce可以显著提高93钨合金的力学性能. La,Ce的加入使合金断口上钨-钨界面分离和钨-粘结相界面开裂的比例减少,钨颗粒解理断裂和基体相韧性撕裂的比例增加. 稀土元素La,Ce改变了氧和硫在合金中的存在与分布状态,减小了其在钨-粘结相界面的偏聚,从而改善了合金的力学性能.     

不同形态的钨氧化物氢还原过程的研究

本文对相成份为铵钨青铜、W_(20)O_(58)的蓝钨和黄钨在不同的温度下进行了氢还原试验。实验结果指出,通过蓝钨氢还原可获得比表面较大、粒度较小的钨粉,而采用相成份为铵钨青铜的蓝钨其效果较其他氧化物好。采用高温X射线衍射法对这几种钨氧化物逐步升温至800℃氢还原动态相变过程和各种温度下的还原动力学进行了研究。发现各种蓝钨相变过程相似,而与黄钨相变过程有明显的差异;低温还原时,各种蓝钨的还原活性均比黄钨,高温还原时,蓝钨与黄钨的还原活性相近。     

不同氧化钨氢还原制取超细钨粉

选取相成分单一的氢钨青铜 (HTB ,H0 .33WO3)、铵钨青铜 (ATB ,(NH4) 0 .5 WO3)、紫钨 (TVO ,WO2 .72 )、黄钨(TYO ,WO3)和相成分不单一的蓝钨 (TBO ,含WO2 .9和WO2 .72 两相 )作为原料 ,研究钨原料对制取超细钨粉的影响 .结果表明 :相成分单一的氧化钨通过氢还原能制取细而均匀的钨粉 ;紫钨WO2 .72 制得的钨粉细而均匀 ,分散性好 ,是适合做微晶硬质合金的原料     

钨合金变形微观力学行为的计算机数值模拟

提出了钨合金的组织结构模型，在此基础上通过有限元法对钨合金闰伸变形时组织结构中的应力分布及其变化规律进行了计算机数值模拟研究，结果表明：钨合金拉伸变形时拉伸方向最大正应力和最大Ｍｉｓｅｓ应力区域在钨颗粒相中，同时钨颗业还将受到垂直于拉伸方向的压应力；最大剪切应力分布在粘结相中，随拉伸变形增加，粘结相最先进人塑性状态，由于粘结相的塑性变形、钨合金中应力不断重组，应力逐渐在钨颗粒中集中。     

钨合金力学性能及断口形貌的温度效应

研究了真空退火态93WNiFe合金在10-900℃的拉伸性能、断口形貌及显微组织,研究结果表明：随着温度的升高钨合金抗拉强度逐渐下降,延伸率先上升后下降,在400℃出现峰值,断口形貌由钨颗粒解理型断裂逐渐向钨颗粒与粘结相脱开型断裂转变,钨合金抗拉强度主要受断口断裂模式的影响,而延伸率却受钨颗粒和粘结相变形的共同影响。     

钨磷酸碱金属盐气相光催化氧化甲醛的性能研究

以钨磷酸为原料，制备了锂、钠、钾、铯的钨磷酸碱金属盐，用TEM及XRD技术对样品进行了结构及形貌测定，以甲醛的气相光催化降解反应为模拟反应，比较了钨磷酸碱金属盐样品的光催化活性，研究结果表明，样品焙烧后，晶相结构优于焙烧前，故而催化活性提高；同等条件下制备的样品，钨磷酸钾晶相结构趋于完美，且其粒径分布很均匀，光催化活性也好。     

钨合金力学性能的温度响应

研究90WNiFe(90钨合金)在25～900 ℃的力学性能及断口形貌,得到了温度对90钨合金微观组织和力学性能的影响规律.研究结果表明,随着温度的升高钨合金抗拉强度逐渐下降,断口形貌由钨颗粒解理断裂和粘结相的韧性撕裂为主逐渐向钨颗粒与粘结相界面分离为主转变,钨合金的抗拉强度主要受断口断裂模式的影响;延伸率随温度的升高出现先上升后下降的变化规律,在350 ℃出现峰值,延伸率的变化是合金断口断裂模式的变化和粘结相与钨颗粒塑性变形共同作用的结果.     

稀土元素La,Y对钨材显微组织和性能的影响

本文借助金相显微镜、扫描电镜、透射电镜、X射线衍射技术等手段研究了稀土钨加工材的显微组织和性能、稀土第二相粒子在加工和退火过程中的变化规律及稀土钨材的再结晶行为特征。结果表明:稀土元素La,Y的存在强烈地抑制垂熔过程中钨晶粒的长大,而且Y的抑制作用更为显著;随着加工过程的进行,将发生大尺寸第二相粒子的变形和破裂而小尺寸粒子不变形的过程,这一过程将改变第二相粒子在钨基体中的弥散状态,最终影响到钨材的加工性能、再结晶行为及热电子发射性能;此外第二相粒子在高温下的稳定性也是影响材料高温性能、再结晶行为和热电子发射性能的关键因素。     

钨酸铜的生成及其氢还原过程的研究

本文提出一种生产微细钨铜复合粉的方法。将WO_3(或蓝钨)和CuO均匀混合,在空气中焙烧生成CuWO_4,再在氢气中还原,就能制得微细钨铜复合粉,其钨、铜两相分布均匀,钨颗粒细小且分布狭窄。本文详细地研究了钨酸铜的生成及其氢还原过程,与WO_3相比,发现两者的还原相变过程及动力学过程有某些差异。     

[110], [112], [111]晶向钨纳米线拉伸微结构演变

采用嵌入原子势,使用分子动力学方法,模拟研究了[110]、[112]和[111]三个晶向钨纳米线的拉伸弛豫过程的微观破坏机理.并引入共近邻分析方法、配位数及中心对称参数法来分析它的结构和形状的演化过程.结果表明:不同晶向的纳米线拉伸时具有不同的力学性能,[111]晶向具有最大的弹性模量、屈服应变、屈服强度与断裂应变,其次是[110]晶向,最后是[112]晶向.晶向对弹性模量的影响较小,但对屈服应变、屈服强度、断裂应变影响较大.模拟结果还表明:这三个晶向均具有弹性、损伤、屈服及颈缩断裂四个阶段,且发现[112]晶向具有强化阶段,即应力随应变的增加而增加,重新恢复承载能力,但其断裂应变最小.并给出了这三种不同晶向拉伸断裂的机理.     

挥发物沉积对蓝宝石晶体生长影响的数值模拟及实验研究

采用泡生法生长蓝宝石晶体的过程中,不可避免地存在挥发物沉积。通过不同炉次的实验研究,并结合FLUENT的三维数值模拟结果,分别分析了上保温钼屏、锅盖及加热器表面的挥发物沉积对晶体生长的影响。为减少挥发物的形成,采用更高纯度的Al2O3原料,及靠近高温区的钼屏采用钨屏代替的方式,以降低挥发物的形成。经过调整后生长出75 kg的完整晶体,挥发物沉积得到有效控制。     

Fe(Ⅲ)掺杂对W18O49超细纳米线结构和气敏性能的影响

针对纯氧化钨纳米材料丙酮传感器存在灵敏度低、选择性差、检测温度高等问题，通过简单的溶剂热法制备Fe掺杂氧化钨(Fe-W₁₈O₄₉)超细纳米线，优化氧化钨材料对丙酮的敏感性能. 结果表明:Fe(Ⅲ)的掺杂不仅抑制了W₁₈O₄₉晶相向WO₃晶相的转化，起到了稳定W₁₈O₄₉晶相的作用，而且优化了其气敏性能. 当掺杂比n(Fe)/n(W)为0.10时，其气敏性能最佳. 该材料在最佳工作温度(220 ℃)下对丙酮(体积分数为5×10-5)的灵敏度达11.4，响应/恢复时间为14/16 s，并且对丙酮有很好的选择性.     

掺杂K_(0.22)WO_3的晶体结构

采用固态化学反应法制备了掺杂钾钨青铜(K1-xMx)0.22WO3(M=Na,Ca,Sr,Ba,Y和La;0x0.20).X射线衍射结果表明,在掺杂范围内,样品的晶体结构主相均为六方相,其中除Na以外,Ca,Sr,Ba,Y和La都能够部分替代K进入六方晶格中.通过对实验结果的分析,提出了由参数H(n,x,t)决定钨青铜类化合物掺杂机制的新观点.容忍因子t、化合价n和掺杂量x共同决定了此类材料的掺杂机制.对于不同的掺杂元素M,掺杂后样品(K1-xMx)0.22WO3的H在相同范围内时,其晶胞体积V随x的变化规律也相似.     

Ba_3NaLaNb_（10）O_（30）晶体的物性研究

Ｂａ３ＮａＬａＮｂ１０Ｏ３０晶体具有四方钨青铜型结构，室温时的空间群和点群分别为Ｐ４／ｍｂｍ和４／ｍｍｍ，晶格参数ａ＝ｂ＝１２．４７１２Ａ，ｃ＝３．９３５０Ａ．介电、铁电等测量结果表明，该晶体在２８０Ｋ附近有一弥散性很强的铁电一顺电相变，其弥散性指数γ＝１．８．低温２００Ｋ时的ＸＲＤ显示它的低温相为四方相，点群为４ｍｍ点群．     

氧化锆晶型对负载钨催化剂结构和表面酸性的影响

运用BET、XRD、FT-Raman以及微量吸附量热手段对3种ZrO2及其前体Zr(OH)4上负载钨催化剂进行表征.结果表明原料和制备条件对ZrO2的结构有显著影响.钨物种可使浸渍在其上的Zr(OH)4转变为四方晶型ZrO2;但较难使浸渍在其上的ZrO2发生晶型转变.该催化剂表面酸位的形成不仅与ZrO2的晶型有关,也与表面WOx以及WOx与ZrO2的协同作用有关.催化剂上强酸位可因残留的Na+离子所毒化阻抑,但少量Y3+离子对表面酸性无明显影响.     

防水型氢扩散电极的制备和性质

用蓝色氧化钨和仲钨酸铵分别制取碳化钨。把碳化钨和聚四氟乙烯乳液、碳黑相混和,加工成防水型氢扩散多孔电极。测定了电极在4mol HCl/(kgH_2O)溶浓中的稳态极化曲线。发现超电位在8mV之间的弱极化区,超电位与总表观电流密度呈线性关系;在阳极极化中等程度的区域,有两条塔费尔直线。电位较高区塔费尔直线的斜率为电位较低区直线斜率的一倍。这结果与气体扩散电极的薄层平板模型理论推论相符合,从而阐明了电极在各电位区内极化的性质。X射线衍射照相证明,制得的碳化钨为α-WC,属六方晶系。     

钨/石墨烷/钨第一壁材料缺陷与力学性能的第一性原理计算

托卡马克装置是实现可控热核聚变的主要装置之一, 而第一壁材料在确保托卡马克装置稳定运行的过程中起着至关重要的作用. 钨金属已被广泛使用作为第一壁材料, 但是聚变反应产生的氦原子在进入钨晶体后易形成"氦气泡"和点缺陷, 严重影响托卡马克装置第一壁材料的稳定性. 首次设计将钨/石墨烷/钨体系作为第一壁材料. 第一性原理计算结果表明, 钨/石墨烷/钨第一壁材料中的界面可以捕获氦原子和空位, 且能促进自填隙钨原子与空位复合, 从而降低钨体相中的缺陷密度; 弹性常数计算结果表明, 石墨烷层的存在可以提高钨金属的柯西压力值($C' $)和各向异性因子($A$), 使第一壁材料的延展性得以提高, 且不易出现裂纹, 但是在相同温度下钨/石墨烷/钨第一壁材料的力学模量有所下降; 利用准简谐德拜模型计算吉布斯自由能 $G^*$、定容热容$C_\mathrm V$、熵($S$)等热力学函数结果表明, 钨/石墨烷/钨第一壁材料的热力学稳定性与纯钨金属相比有所下降.     

高性能钨合金制备技术研究现状

综述了钨合金中添加物种类、粉末制备、粉末压制、粉末烧结等工艺以及钨合金的热处理和形变强化后处理工艺。着重介绍了W-Ni-Fe合金中元素的添加原则及各元素的作用,水热法在制备钨合金纳米粉末中的应用及热等静压法在粉末压制中的优势等,并对钨合金的循环热处理及热挤压形变强化工艺进行了重点阐述。指出大尺寸钨合金的强化、多种化合物的同步液相掺杂、钨合金近净成形以及钨晶须增强的非晶态复合等钨合金制备工艺的发展方向。     

钨(Ⅵ)与3,5-二溴-4-偶氮间苯二酚苯基荧光酮显色反应的研究

在混合型非离子表面活性剂TritonX-100和乳化剂OP存在下,研究了3,5-二溴-4-偶氮间苯二酚苯基荧光酮(DBARPF)与钨(Ⅵ)显色反应的光度特征,建立了光度法测定微量钨(Ⅵ)的新方法.在0.32mol/LHCl介质中,DBARPF与钨(Ⅵ)及表面活性剂形成胶束络合物,最大吸收波长位于538nm处,混合型非离子表面活性剂有一定的增敏作用,络合物表观摩尔吸光系数为2.92×105L·mol-1·cm-1,W(Ⅵ)与DBARPF形成稳定的1∶4水溶性络合物.钨(Ⅵ)含量在0～320μg/L范围服从比尔定律,大多数金属离子不影响钨(Ⅵ)的测定,尤其是与钨(Ⅵ)化学性质相似的钼(Ⅵ)的干扰可以有效地消除.该分析方法可用于合金钢中微量钨的测定.