钨纤维增韧钨基复合材料的研究进展

钨纤维增韧钨基复合材料作为一种理想的面向等离子体材料,可以不需要引入其他合金元素,通过充分发挥钨纤维本身的优异性能而提升其韧性。对钨纤维增韧钨基复合材料的增韧机理、增韧相类型、制备方法的研究现状进行了综述,重点介绍了钨纤维表面改性、钨纤维体积分数以及烧结温度对复合材料性能的影响,指出了该复合材料今后的研究方向。

生物质基二元醇催化定制过程钨基催化剂研究进展

生物质选择性转化制备二元醇是生物质高值化利用的重要路线之一,能够有效减少石油基路线存在的原料不可再生和环境污染等问题。围绕生物质及其衍生物(包括纤维素、葡萄糖和果糖)选择性转化制备乙二醇和丙二醇,系统总结了国内外研究进展,对催化剂结构类型、反应途径、反应机理、催化剂稳定性等进行了详细的介绍和分析,并对生物质催化定制二元醇的发展趋势进行了展望,以期为相关研究者提供参考。

掺杂Y_(2)O_(3)钨基复合材料在近韧脆转变温区的静载拉伸特性

制备了掺杂质量分数分别为0.5%,2.0%Y_(2)O_(3)的钨基复合材料,研究了其显微组织,通过不同温度(25~800℃)下的拉伸试验分析了其近韧脆转变温区的变形特性。结果表明:2种复合材料均存在由轧制变形导致的大量位错,Y_(2)O_(3)颗粒对位错运动起到钉扎作用;Y_(2)O_(3)掺杂质量分数为2.0%的复合材料的晶粒更细小,发生韧脆转变的温度更低,在300~400℃拉伸时发生半脆性行为,断口区域位错密度在3.8×10^(15)~3.9×10^(15)m^(-2),在600~800℃下发生明显塑性变形,位错密度增加至6.2×10^(15)~6.8×10^(15)m^(-2)。

钨基材料在电催化领域的应用进展

目前有关电催化剂应用的诸多研究领域,特别是商业领域,仍然由贵金属及其氧化物占据,但因其存在高成本和易中毒的壁垒而迫使科研人员把研究目光转向钨基电催化材料。氧化钨在制备条件得到有效控制的前提下可实现晶型结构及钨元素价态的多变,因此易于参加多种电化学反应,可实现对特定电化学反应的有效催化。回顾了不同晶相结构氧化钨基电极材料和不同异质结构钨基电极材料的制备方法、结构优势及其对各类电化学反应的优越催化性能,并从电极材料的制备和结构入手深入分析了文中所涉及电极材料优越催化性能的本质原因。以氧化钨及钨基电极材料的优越电催化性能为主线,辅以对电极材料的制备方法和特殊结构的分析,深入探讨了此类电催化材料的优势和发展方向,并总结本领域近5年的科研成果,为此类研究方向的深入开展提供了一定的借鉴经验。

钨基催化剂构建及电催化制氢性能研究进展

作为一种具有较高质能密度的清洁能源,氢能由于其燃烧后无污染的特点受到了人们的广泛关注,在制备氢能的众多途径中,电解水制氢以其原料来源广泛、不受反应地域限制等众多优点受到了研究人员的广泛研究。因此,开发出一种具有高效、高稳定性同时成本低廉、原料来源广泛的催化剂是很有必要的。本文介绍了通过采取杂原子掺杂、构建异质结等策略来提高钨基电催化剂电解水的性能。

TiC和ZrC颗粒增强钨基复合材料的烧蚀研究

用氧乙炔焰喷吹法对 Ti C和 Zr C增强钨基复合材料 ( Ti Cp/W和 Zr Cp/W两系列 )烧蚀性能进行了研究。结果表明 ,复合材料的质量烧蚀率和线烧蚀率由高到低的排列顺序为 :W>30 Ti Cp/W>4 0 Ti Cp/W>30 Zr Cp/W>4 0 Zr Cp/W( 30 Ti Cp/W表示含 Ti Cp 的体积分数为 30 % ,下同 )。对复合材料在烧蚀初期剧烈的升温过程进行了在线监测。 30 Ti Cp/W和 4 0 Ti Cp/W在烧蚀初期剧烈的升温过程中未能经受住约 2 0 0 0℃ /s升温热震而开裂 ,而 30 Zr Cp/W和 4 0 Zr Cp 能经受约 2 0 0 0℃ /s升温热震。在钨中加入 Ti C和 Zr C颗粒能明显提高钨的抗烧蚀性能 ,而且 Zr C颗粒比 Ti C颗粒更能提高 W的抗烧蚀性能。碳化物含量越高 ,材料的抗烧蚀性能越好。复合材料烧蚀机理是 W、Ti C和 Zr

钨基面向等离子体材料的研究进展

综述了国内外广泛研究的W-La2O3和W-TiC合金的制备工艺、力学性能和辐照性能的研究进展。结果表明:向钨基体中加入La2O3弥散相,虽然能够显著改善钨的强度和韧性,但使钨的抗辐照性能降低,氢泡密度和氢滞留量明显增加;当采用TiC纳米颗粒作为弥散相,经过热等静压烧结和塑性加工后,钨合金的抗弯强度达到4.4 GPa,再结晶温度高于2 473K,韧脆转变温度(DBTT)比纯钨的低100 K;TiC的加入能够显著提高钨的抗辐照性能,与纯钨相比,氚滞留量减小,没有明显的辐照硬化,材料表面没有裂纹和剥落。

钨基高比重钨合金注射坯溶剂脱脂工艺

研究了溶剂脱脂中脱脂率与溶剂、脱脂时间、样品厚度和溶剂温度等参数的关系。结果表明 ,采用多组元低分子有机溶剂的混合物在 4 5℃下溶剂脱脂效果最好。样品厚度对溶剂脱脂时间、脱脂率等的影响显著 ,厚度为 1mm厚的样品在脱脂 4h时 ,其脱脂率可达 70 %以上 ,厚度为 10mm厚的样品在溶剂脱脂 6～ 8h时 ,脱脂率仅 4 3 %。对于直径为 2 0mm厚的大棒 ,溶剂脱脂 2 4～ 3 0h时 ,脱脂量 5 0 %～ 60 % 。

TiC颗粒增强钨基复合材料的烧蚀性能

用自制的氧乙炔烧蚀装置对TiC颗粒增强钨基复合材料 (TiCp/W )的烧蚀性能进行了测试 ,同时用多波长比色高温计对烧蚀试样表面温度和用热电偶对试样背面温度进行了在线监测。复合材料的质量烧蚀率和线烧蚀率由低到高的排列顺序为 :W <30 %TiCp/W <40 %TiCp/W。TiC颗粒加入到W中可明显提高材料的抗烧蚀性能 ,而且TiC颗粒含量越高 ,材料的抗烧蚀性能越好。TiCp/W复合材料的烧蚀机理是W和TiC的氧化烧蚀和燃气流的机械冲刷。

掺杂合金元素面向等离子体钨基材料的研究现状与发展趋势

钨基复合材料因其优良的性能逐渐取代碳基材料和铍等,成为最有可能应用于国际热核聚变实验堆中面向等离子体材料,但其存在低温脆性、再结晶脆化、辐照脆化和燃料粒子滞留等问题。目前,主要是从合金化、第二相颗粒弥散强化以及制备超细晶(UFG)/纳米晶钨基材料等方面来改善钨及其复合材料的性能。合金化是最常用的改善合金性能的手段之一,合金元素或扩散溶解于钨基体中,或作用于缺陷和杂质,改变钨基材料的组织结构从而提高其性能。综述主要介绍合金元素在钨合金中性能提升和作用机理,同时也指出合金元素改善钨合金性能方面存在的问题、可能的改善措施以及未来的发展趋势。

微波消解-电感耦合等离子体原子发射光谱法测定钨基硬质合金中钴镍铁铌钽钒铬

以硝酸和磷酸(V(HNO3)∶V(H3PO4)=5∶1)作为消解试剂,采取高压密闭微波加热方法对钨钴或钨镍类钨基硬质合金样品进行消解,消解液用水定容后直接以电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-AES)测定0.005%～10%Co、Ni和0.005%～1%Fe、Nb、Ta、V、Cr、Mo的含量。考察了消解试剂中的硝酸和磷酸量对试样消解的影响以及微波控制参数等最佳消解条件,建立了微波消解-无机试剂络合基体钨的样品消解方法,从而避免了因钨酸沉淀析出而导致部分待测元素损失和使用有机络合剂对光谱测定的干扰影响。实验结果表明:采用以5min升温至130℃并保持5min,再以5min升温至190℃并保持15min的消解程序,样品的消解效果较好。试验通过优选元素分析谱线,基体匹配和同步背景校正法消除了高钨基体的影响和光谱干扰,确保了方法的可靠性。背景等效浓度值从5μg/L(Nb)至18μg/L(Fe),元素检出限从4μg/L(Nb)至13μg/L(Fe)。方法用于钨基硬质合金样品中上述合金或杂质元素的测定,RSD<3%,加标回收率在97%～104%之间,测定结果与国家标准方法检测结果对照一致。

钨基非晶合金镀层对油套管用钢的防蚀阻垢性能

采用非晶态合金电镀技术在井下油管用P110试片表面制备了三层钨基合金,模拟高含CO_2环境和高压富氧条件研究了合金的防腐蚀性能;通过现场中试研究了合金的阻垢性能,并与P110裸钢进行了比较。结果表明:镀钨合金试片对CO_2、高压富氧等腐蚀环境具有较强的防腐蚀性,缓蚀率分别为96.88%和93.75%,现场中试阻垢率为41.73%,阻垢效果明显。钨基非晶态合金电镀技术是一种经济、适用的油田井下管杆防腐蚀、阻垢、防偏磨新技术。

TiC颗粒增强钨基复合材料的组织结构与力学性能

本文用ＸＲＤ、ＳＥＭ和ＴＥＭ研究了ＴｉＣ颗粒增强钨基复合材料（ＴｉＣｐ／Ｗ，ＴｉＣｐ体积分数为３０％）的组织结构。结果表明，由于ＴｉＣｐ的加入，阻碍Ｗ晶粒在烧结时的长大；复合材料的致密度较纯Ｗ的有所提高； Ｗ向ＴｉＣ晶格发生扩散，在ＴｉＣ中形成（Ｔｉ，Ｗ） Ｃ固溶体， Ｔｉ也向Ｗ中发生少量扩散．使ＴｉＣｐ／Ｗ界面形成冶金结合。在复合材料中没有发现Ｗ２Ｃ和ＷＣ相。复合材料的韧性、弹性模量和硬度都明显比纯Ｗ的高。复合材料的韧化机制是裂纹偏转和细品动化。

核聚变堆用钨及钨基材料热负荷损伤行为的研究进展

聚变堆在运行过程中面对等离子体钨基材料需要承受住一定次数稳态和瞬态热负荷的冲击而不发生开裂以及熔化等损伤。对商业钨在不同测试手段下热负荷的损伤行为进行了分析,阐述超细晶粒钨、合金化、掺杂碳化物以及稀土氧化物等改性手段对钨基材料热负荷性能的影响;对面对等离子体钨基材料热负荷损伤行为进行了总结与展望。

纳米TiC颗粒弥散增强超细晶钨基复合材料的组织结构与力学性能

采用高能球磨和热压烧结的方法成功制备了纳米TiC颗粒弥散增强超细晶W基复合材料,并对其组织结构、室温力学性能进行了研究。研究结果表明,当纳米TiC颗粒含量较小时,高能球磨可以使TiC颗粒均匀分散到W基体中,烧结后,TiC颗粒尺寸约100nm,当纳米TiC颗粒含量较高时,局部出现团聚现象;纳米TiC的加入强烈的阻碍了W晶粒的长大并使复合材料的断裂模式由沿晶断裂为主向穿晶断裂为主转变,提高了材料的力学性能;在TiC含量为1%(质量分数,下同)时,材料的致密度、维氏显微硬度、弹性模量、抗弯强度分别达到98.4%、4.33、396GPa、1065MPa。纳米TiC颗粒对复合材料的强化机制主要是细晶强化和晶界强化。

面向等离子体钨基材料的辐照损伤行为研究现状

解决人类能源问题的重要途径之一就是开发受热控核聚变能。在受热控核聚变反应堆装置中,钨作为优选最有前途的面向等离子体第一壁材料,具备这许多优良特性,如高熔点、高热导率、良好的高温强度等。然而钨基材料在离子中子辐照下会导致微观结构的改变,例如气泡、孔洞、纳米结构的形成。辐照还会导致材料硬化并使材料变脆。钨的辐照损伤问题是钨作为面向等离子体第一壁材料要重点解决的问题之一。通过改变材料的结构和成分设计可以改变钨的抗辐照性能。国内外许多研究人员对纯钨、碳化物掺杂钨、氧化物掺杂钨以及其他钨基材料的辐照损伤行为进行相关研究。对这些相关的研究进展和趋势进行综述。

自生成钨基高密度合金中间层的钨/钢真空扩散连接

采用90W-6Mn-4Ni(质量分数)混合粉末/镍箔复合中间层,在加压5 MPa、连接温度1 100℃、保温10 min、30 min、60 min及120 min的工艺条件下,对纯钨(W)和0Cr13钢进行真空扩散连接。利用扫描电镜、能谱仪和电子万能试验机等手段研究接头的微观组织、成分分布、力学性能及断口特征。结果表明,连接接头均由钨母材/钨基高密度合金层/镍/钢母材组成。接头中的钨基高密度合金层由90W-6Mn-4Ni混合粉末液相烧结生成,其富Mn-Ni黏结相和钨颗粒相冶金结合且分布均匀,保温时间对该层的组织形态无明显影响。钨基高密度合金层与钨母材以加压钎焊机制实现了良好结合。接头抗剪强度为202～217 MPa时,断裂均发生在连接界面两侧的钨母材和钨基高密度合金层中,前者断口为典型的解理脆断,后者断口为钨颗粒相的W-W界面分离断裂及黏结相的韧性断裂。

我国钨基高密度合金的发展现状与展望

分别从材质研究、新工艺研究与机理研究等方面系统介绍了我国近40 年钨基高密度合金领域所取得的重大进展。并介绍了这些成果在我国有关重大军事工程与民用工业中应用所取得的巨大成绩。大量事实说明, 钨基高密度合金已是钨资源应用的四大领域之一。

钨基重合金的烧结

综述了高密度合金的多种烧结工艺 ,介绍。

钨基面对等离子体材料的制备和性能

利用等离子体喷涂技术和弥散增强粉末冶金方法制备钨基面对等离子体材料,并对其基本物理属性进行了分析,包括气孔率及其分布、硬度、抗弯强度、结合强度。同时,利用电子束实验装置对钨基复合材料高热负荷性能进行了研究。研究发现,VPS-W涂层能够承受10MW/m^2、100s的热负荷沉积,涂层开裂、分层是其失效原因;TiC和La2O3弥散相增强了钨基复合材料性能,在表面温度控制在1500℃以下可作为面对等离子体材料。