大坯条三元复合稀土钨电极的制备工艺研究

发布时间：2020-05-09 02:36

【摘要】： 目前广泛使用的钍钨电极具有放射性污染,在生产和使用过程中会危害人类健康污染环境。本课题以替代钍钨电极为研究目标,立足于已实现三元复合稀土钨电极小坯条(边长10mm的方条)工业生产的基础上,深入系统研究该类材料的工业制备技术以实现大坯条(Ф16mm)电极材料的生产,不仅可以提高生产效率、节约能源,而且大坯条生产将丰富该类材料的产品种类拓展其替代钍钨电极的应用领域。 本论文对大坯条三元复合稀土钨电极(Ф16mm)的制备工艺进行了系统研究。采用蓝钨与稀土硝酸盐掺杂,经氢气两段还原制备了三元复合稀土钨掺杂粉末,研究了还原粉末氧含量、粉末粒度与还原温度之间的关系;为避免在混粉过程中钨粉被氧化,设计了用氮气保护的混粉工艺;采用冷等静压压制Ф19mm的坯条,然后通过不同的垂熔烧结工艺进行垂熔烧结,优化烧结工艺获得了成分、组织均匀的高密度烧结坯条。 利用扫描电镜(SEM)、物相分析(XRD)等测试方法表征了还原粉末的性能,通过俄歇电子能谱(AES)分析了钨粉表面包覆的氧化膜;扫描电镜(SEM)、金相(OM)观察了不同烧结工艺制得的坯条边缘与中心的组织形貌;用电子探针(EPMA)对稀土在坯条断口上的分布进行了测试,ICP-AES测定了烧结坯条不同区域稀土元素含量;分析了稀土钨酸盐在烧结过程中的迁移过程。 结果表明:采用蓝钨掺杂的三元复合稀土粉末第一段还原的最佳还原工艺为:最高还原温度670℃、氢气流量1m3/h、装舟量300g/舟、推舟时间30min/舟;第二段还原的最佳还原工艺为:最高还原温度990℃、氢气流量1.5m3/h、装舟量400g/舟、推舟时间40min/舟;通过采用充入氮气保护可以减少在混粉过程中W3O的生成;对于大坯条(重量3 kg、直径16±1mm)的垂熔烧结,在低中温阶段长时间保温(10~15min),在2550℃保温(20min)可以获得密度达17.80 g/cm3的坯条,同时稀土在坯条内部分布相对均匀。
【图文】：

稀土氧化物的结构

旋锻加工坯条SEM形貌像
【学位授予单位】：北京工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2009
【分类号】：TG146.4

【参考文献】

相关期刊论文 前10条

1 樊小武,聂祚仁,陈颖,施定远,周美玲;稀土钨电极对TIG焊缝熔深和熔宽的影响[J];北京工业大学学报;1999年04期

2 陈颖,聂祚仁,张久兴,周美玲;Y_2O_3和CeO_2在稀土钨材加工过程中的作用[J];北京工业大学学报;1999年04期

3 聂祚仁,周美玲,张久兴,陈颖,左铁镛;稀土钨电极材料研究进展[J];材料导报;1997年05期

4 段柏华;曲选辉;章林;汤春峰;程彤;;烧结工艺对注射成形低膨胀合金性能的影响[J];稀有金属材料与工程;2008年04期

5 罗铁钢;曲选辉;秦明礼;章林;高鹏;;纯钨及掺杂钨的注射成形研究[J];稀有金属材料与工程;2008年07期

6 聂祚仁,周美玲,张久兴,陈颖,左铁镛;稀土钨电极材料及稀土氧化物的作用[J];稀有金属材料与工程;1997年06期

7 贾佐诚;康庆华;齐燕波;张文禄;;新型稀土电极材料[J];粉末冶金技术;1993年03期

8 ;以铈钨电极代替钍钨电极初获成功[J];焊接;1973年12期

9 聂祚仁,周美玲,陈颖,张久兴,左铁镛;二元复合稀土钨电极材料的性能[J];金属学报;1999年03期

10 聂祚仁,陈颖,周美玲,张久兴,左铁镛;复合稀土氧化物在钨电极中的分布规律和作用机理[J];金属学报;1999年09期

相关硕士学位论文 前1条

1 郭艳群;稀土氧化物—钨热电子发射材料性能与机理研究[D];北京工业大学;2004年

，

本文编号：2655461