500W钨丝灯的退火参数

拉拔5OOW灯丝在141mg/200mm处进行退火:141mg/200mm钨丝在不同的时间下进行退火，退火前后的抗拉强度下降比例是不同的，其成品的绕丝性能合格率是不同的，如下表所示。

从表中可以看出，编号为00-5的试验料在拉制出5OOW成品丝后，其绕丝性能是最佳的，从而可以确定2.5~3.5s的退火时间最合理。

钨丝的退火工艺参数

拉拔1000W灯丝在直径0.33mm处进行退火:直径0.33mm钨丝在不同时间下进行退火，退火前后的抗拉强度下降比例是不同的，其成品丝的绕丝性能合格率也是不同的，如下表所示。

从表中可以看出，编号为00-2的试验料在拉制出1000W成品丝后，其绕丝性能是最佳的，从而可以确定4~5s的退火时间最为合理。

实验可得知成品丝的合适强度与退火点的选择和退火前后抗拉强度下降比例的控制密切相关。

掺杂钨丝的拉拔工艺

通过改变退火时间来控制退火前后抗拉强度下降的比例，从而控制成品钨丝的最佳抗拉强度，满足各种使用性能的技术指标要求。

目前，国内外制灯厂家采用掺杂钨丝做为各类灯具的发光体。掺杂钨丝的拉拔工艺过程对抗拉强度的控制是至关重要的。合理地控制退火工序前后及成品的抗拉强度是生产高质量电光源用钨丝的关键所在。

在拉拔钨丝的过程中，要使钨丝顺利拉拔和提高绕丝合格率，合理地控制退火温度和退火时间是至关重要的。

卤素灯用掺杂钨丝

掺杂钨丝的再结晶特性、抗下垂性能、抗冲击或抗震性等主要特性都是受掺杂剂中钾的蒸发形成的掺杂孔的分布情况来控制的，其耐黑化性主要受丝材中铁、铝、钼等杂质以及无效钾的控制，因此，在钨丝的生产工艺过程中，为了获得稳定的性能，控制掺杂孔的分布及提高丝材的纯度是至关重要的。

随着我国汽车工业及其它工业的发展，对抗震灯和卤素灯的要求越来越苛刻，随之对用作灯泡心脏的灯丝也提出了更高的要求，有必要进一步开展特种钨丝的生产与研究，建立一条专用的特种钨丝生产线，把工艺改造、质量保证、专用测试仪器、检测方法及科研有机地结合起来，使这条批量生产线既有效益，又有严格的质量保证体系。

钨丝生产过程中的质量控制点

钨丝生产过程中的质量控制点主要有蓝色氧化钨、酸洗钨粉和拉丝过程的质量保证体系三类。

(1)蓝色氧化钨

蓝色氧化钨的氧含量及NH3含量必须每批测试，这对以后钨丝的掺杂效果影响很大，应严格控制。

(2)酸洗钨粉

酸洗钨粉中的有效钾含量、杂质含量以及酸洗钨粉的平均粒度和粒度分布都应每批检测，以保证随后的高温性能及加工性能。

(3)拉丝过程的质量保证体系

Φ0.68mm及Φ0.325mm(或Φ0.49mm)是整个钨丝质量的保证点，这两个点都应严格控制。Φ0.68mm进行裂纹探伤全检，拉裂纹的多少分等级，A级丝材(裂纹0~1%)送往拉卤素灯钨丝，在中Φ0.325mm处再进行裂纹探伤和抗下垂性能全检，如果裂纹探伤和下垂值均为A级(裂纹0~1%，下垂值0~0.5mm)此类钨丝则可作为特种钨丝。由于我国目前钨丝生产过程不够稳定，在Φ0.325至成品规格之间增设一些质量控制点，做为保证特殊用途钨丝质量的权宜之计。

钨丝拉丝过程中的退火点

钨丝拉丝过程中退火点的选择对丝材的性能，尤其是机械性能是非常重要的。退火点的选择与使用的压缩比有关。一定要保证在过饱和冷加工以及不可逆损伤发生之前进行退火，同时还要考虑到拉丝机(尤其是多模拉机)出丝尺寸的方便，要保证设备的最大利用率，又要考虑到退火点的适当与否。

退火要避免再结晶发生，退火的目的是消除应力，而不是完全退火。退火后抗拉强度应减少28%-30%。如果抗拉强度的减少超过30%,就会产生明显的结构变化，并导致过度的脆性。退火后的下垂性能及再结晶结构组扣立即发生变化，抗下垂性能明显下降，有必要再继续拉制2~3个模子以恢复抗下垂性能到正常值，一定不能在退火后立即出成品。

钨丝生产中的轧制开坯技术

钨丝生产中的钨条开坯一般有两种工艺:旋锻和轧制。近年来轧制开坯正日益广泛地取代旋锻法。轧制开坯后的杆料晶粒度较细，孔隙度低，物理和力学性能优良，可使掺杂孔均匀弥散在杆料中，使钾在钨丝中有效地发挥作用。

采用大压缩比，变形均匀，使加工渗透到钨丝的中心，如果采用小压缩比，加工不能渗透至钨丝的中心，在表面形成一层硬的加工层，表面易损坏并产生裂纹。在拉丝的初始阶段避免裂纹的产生使用大压缩比尤为重要。在拉丝过程中绝不允许大压缩比小压缩比交替使用，最好是连续地逐渐地减小。

钨丝的酸洗工艺

在钨丝的生产工艺中，采用蓝色氧化钨加钨粉酸洗的工艺，不仅能获得钾含量高的钨粉，而且所制取的钨粉纯度较高。利用酸洗，可使钨粉中大部分有害的A1,  Si,  Fe等杂质除去，同时也洗去粉中大量的无效钾，这对抗下垂性、抗震性以及耐黑化性都是必不可少的。

钨粉中的铁主要有两种来源:一是从原料APT中引入，二是从还原过程中炉管、舟皿以及酸洗设备中带入。很多钨丝生产厂，对还原炉管和舟皿并不十分重视，不做定期更换(一般使用2~3年应进行更换)和清洗，这样必然导致钨粉中铁含量增高，对于卤素灯灯丝，这是不允许的。

蓝色氧化钨制备钨丝

决定掺杂钨丝质量的基础(也是关键过程)是钨条的粉末冶金过程。钨条的性能一旦确定，钨丝所固有的性能也就确定。对于制造普泡灯丝来说，间题在于如何根据蓝钨和三氧化钨的还原动力学来合理地确定还原工艺。但生产高性能的特种钨丝，采用三氧化钨工艺是不可能的，必须采用蓝钨工艺。以蓝色氧化钨为原料时，β-W的含量较用三氧化钨为原料的高，出现β-W最大值的温度比三氧化钨的低，表明蓝钨具有比三氧化钨更高的活性，更易被还原。同时β-w是泥进钾进入钨晶体的最重要的中问产物。蓝钨疏松多孔，比表面积大，有利于氢气渗入，反应生成水分一也容易逸出。且蓝钨中含有少量的NH3，在反应的初期，NH3挥发，使料层中形成许多气孔，新鲜氢气容易渗透到料层的底部，底部反应生成的水分也容易逸出，促进还原反应的进行。另外，蓝钨分解放出NH3后的氧化物处于新生态，表面活性大，因而更易吸收氢原子。

另一方面，采用蓝钨为原料生产的钨粉疏松，而采用三氧化钨为原料生产的钨粉聚集团和二次颗粒多。在垂熔过程中，采用蓝钨工艺的钨粉，杂质的挥发较三氧化钨的容易，钾在垂熔过程中也易挥发，在晶界上残留的无效钾也少，这一点对钨丝的高温性能和抗震性能以及耐黑化性都是特别重要的。

影响卤素灯中的钨丝质量的因素

近几年来，许多单位对特种钨丝进行过大量研究，出了不少研究成果，但都没有达到工业化及稳定生产，目前卤素灯所使用的钨丝，普遍存在耐黑化性不良，抗震性能差，灯丝容易变形，寿命短以及质量稳定性和寿命稳定性差等现象。

产生这种现象的主要原因是工艺条件选择不当，工艺过程控制不严，没有专门的特种钨丝生产线，仅靠从现有的WAL丝中挑选。这样，不仅质量一致性差，更重要的是卤素灯的多样化引起的高效率化，长寿命化以及灯泡寿命的稳定化，现有WAL丝的性能是达不到的。必须从根本上改变钨丝的性能提高钨丝的质量，使钨丝特性多样化，才能适应卤素灯等特种光源使用条件的苛刻化。

钨丝的不变形性

高温点灯时由于灯丝变形所引起的灯丝螺旋线节距错乱，称为变形性，它也是影响钨丝灯泡寿命的一个重要原因。

因此，在制造寿命稳定的钨丝灯泡时，希望灯泡自始至终不易变形。此外，装饰灯泡或X射线管用灯丝等也严格要求灯丝形状稳定，不发生早期变形。

早期变形发生在一次再结晶消除钨丝与灯丝中的残余变形的过程中，二次再结晶完成后，灯丝几乎不发生变形，所以，为了减少早期变形，在尽可能减少钨丝残余变形的同时，必须使二次再结晶迅速进行。

卤素灯用钨丝的抗震性

用作卤素灯以及其它特殊光源的特种钨丝，其中还包括双螺旋白炽灯所用的钨丝，与普通灯泡的钨丝相比，在性能上有所差异。它们所用钨丝比普通的钨丝应具有更高的抗高温下垂性，耐黑化性以及抗震性。

一般说来，对钨丝抗震性有两种解释，其一是汽车、飞机或复印机等所用灯泡在点灯时的抗震性;其二是在未点灯时的抗震性，如输送、碰撞所造成的冲击。在高温点灯时的抗震性与钨丝的抗下垂性和高温强度基本上是共同的。在不点灯时的抗震性主要与室温时的晶界强度有关。必须使钨丝形成长/宽比值大的燕尾状塔接的晶粒，以提高室温时的晶界强度。

卤素灯用钨丝的耐黑化性

卤素灯，由于在灯管内充入了微量的卤化物从而防止了钨在灯管壁上的粘附(玻壳黑化)，使灯泡小型化、效率高，寿命长。但是从灯丝中散发出来的钨以外的杂质与充入的卤素一发生反应，就减少了卤素与钨反应的有效分压，削弱了钨的循环，从而引起灯泡玻壳变黑。

铁、铝等杂质在灯泡点燃1~2小时内就迅速挥发，铝的挥发速度相对慢一些，如果铁、铝等杂质的含量增加，为了提高灯泡的耐黑性，则灯泡里封入的卤素量(如CH2Br2)相应地也要增加，随之而封入的氧含量也增加，这些过量的氧对灯丝起着副作用，使钨丝出现腐蚀，从而导致灯丝断裂。因此，作卤素灯灯丝用的钨丝要求杂质挥发尽可能地少。钨丝中铁和铝的总和不能超过30ppm，同时在杂质挥发中，即使是在掺杂效果中起主要作用的钾，高温时的挥发也对玻壳黑化有较大的影响。

钾的挥发与丝中钾含量及其弥散状态有关，如果钾的挥发特性不良，除了在晶面上排列以外，还在晶界上出现一些不规则的粗大空孔，这样的丝结晶晶界就成为钾的通道，使钾容易从丝的表面挥发出来。因此，为了在丝中获得分布良好的掺杂孔，烧结过程中钾具有良好的挥发性是十分重要的，这样可以稳定耐黑化性能，在灯泡中有可能减少卤素的封入量，因而有利于克服卤素灯的一大缺点，即因充卤化物而引起的低温腐蚀，更易设计出效率高寿命长的灯泡。

钨丝

钨丝的抗高温下垂性

高温点灯时灯丝不下垂这一技术要求，是白炽灯使用钨丝以来最主要和必需的技术特性之一。由于卤素灯效率高，使用的场合很多，并且，与普通灯相比，灯泡形状变化大，容易设计的种类特别多，因此，用作卤素的特种钨丝要求在更高的温度下(20003200K)比普通灯用的钨丝具有更高的抗下垂性。

燕尾状二次再结晶组织的形成，能防止晶界滑移，同时掺杂孔本身，由于具有弥散强化效果，因而有提高晶粒内部强度的作用，这对抗下垂是一个重要的因素。如果掺杂孔非常粗大，即使形成相当好的再结晶组织，也失去了弥散强化效果，并由于晶界强度削弱而降低了抗下垂性能。

汽车用钨丝

随着现代科技的发展，对电光源用灯泡的要求越来越高，灯丝作为灯泡的心脏，对灯泡的质量起着至关重要的作用，而决定灯丝性能的好坏，除了外形设计外，更重要的是钨丝的质量。高压小功率卤钨灯因其光效高、色温好、寿命长、使用方便等优点，具有十分良好的前景，它同时对钨丝提出更苛刻的要求。

目前被称为“世界第一商品”的汽车工业是全球性工业，是我国“八五”规划中重要发展的产业，在1988年汽车验收全年不良率中，汽车灯质量不合格占70%。这里有灯具问题，但主要是灯丝质量问题。在过去的几年里，曾有许多单位进行过这方面的研究，取得了不少研究成果，但都没有达到工业化生产。为了配合我国汽车工业及其它现代科学技术的发展，有必要也必须进一步开展汽车用抗震灯、卤素灯等所用特种钨丝的生产与研究，建立一条专用的特种钨丝生产线。

什么是特种钨丝

特种钨丝是一种用于汽车、火箭、飞机、坦克、投光机、电影放映机、摄影照明、复印机灯等具有特殊性能的钨丝。同时还包括装饰灯泡和X射线管用灯丝。这些灯泡都是在十分苛刻的条件下工作，所以特种钨丝必须具有优良的耐高温抗下垂性、耐震性、不变形性、以及高效率、长寿命和寿命稳定性等特点。

例如，耐震灯泡，除了装灯技术有一定要求外，丝材必须在芯线比1.4~2.0，转速2000~7500转/分下具有良好的绕丝性能;在2000~3200K温度下，抗下垂性能好，蒸发率低，光通量大，光效高和寿命长；在重力加速度1~12X9.8m/s²，振动频率30~300赫兹，振幅±0.6毫米条件下，在灯丝断电和通电情况下振动7~56小时。这些要求用普通的钨丝是很难达到的。

旋锤加工工艺对钨丝质量的影响

粉末冶金烧结的钨丝，经过旋锤锻打变形，使粗细晶粒分布不均匀的多孔的烧结组织变成了细密的破碎的晶粒，并顺着加工方向，晶粒被拉长成变形的条状组织。在旋锤加工的第一阶段，钨丝密度增加很快，当总压缩率达70%时，密度几乎可达到19.3g/cm³。但在旋锤终了阶段，由于晶粒的显著破碎，又会在变形组织之间形成空隙，使密度有所下降。

变形后的加工组织抗拉强度提高，原来钨丝的抗拉强度等于8-15kg/mm²，当加工到Ф2.Omm时，抗拉强度可达到100kg/mm² ,硬度也由钨丝坯条的HB-200提高到HB-4ookg/mm²。

钨丝

钨丝的旋锤加工工艺

旋锤锻打是钨丝压力加工方法中的一种较为先进的加工方法、它是利用一副或两副锤模围绕制件旋转锻打。即旋转模锻，一方面环绕主轴进行高速旋转，同时对钨坯条沿径向以频率为X000-12000次/分的高速进行脉冲式的锻打;每次的变形量极小，从而摩擦阻力或变形抗力均很小，这样就便于对低塑性的钨丝进行加工变形。

多晶体的钨丝无论是烧结的或熔炼的，在室温下，即使微小的变形也会脆断。钨丝的变形则是沿晶体间结晶边界破裂。这是由于室温仅为钨丝熔化绝对温度的8%左右，以致在变形时是沿方向错乱的原子团较脆弱的区域沿晶界断裂。只有在1300℃以上的温度，用粉末冶金方法制造出的钨坯(晶粒均匀而细小)，才可以经受住旋锤锻造加工成材。目前世界上应用最普遍的、最广泛的还是旋转锻造的加工方法。

钨丝

双层钨丝阵软X射线辐射参数

双层钨丝阵X射线辐射波形为单峰结构，实现了理想的内爆模式，X射线辐射功率达到5.6TW，为Angara-5-1历史最高水平。与单层钨丝阵相比，钨丝直径4.2um、钨丝数量128、钨丝阵直径18mm的单层钨丝阵X射线辐射功率为5.2TW，显示双层钨丝阵X射线辐射功率己经略高于单层钨丝阵，但尚未实现圣地亚实验室获得的40%提高量。

可能的原因是:单一层钨丝阵丝间隙为0.44mm,双层钨丝阵丝间隙为0.66mm,按钨丝间隙与X射线辐射功率定标律评估，在钨丝间隙0.40-0.66mm区间，钨丝间隙对X射线辐射参数影响十分明显，钨丝间隙小，有利于改善等离子体“成帘”特性，提高内爆等离子体时空分布均匀性，反之，则降低内爆等离子体时空分布均匀性。

采用4.2um钨丝己经使单层钨丝阵钨丝间隙达到了理想的水平，但受Angara-5-1驱动能力的限制，双层钨丝阵丝间隙仍然偏大，在一定程度上限制了X射线辐射功率的提高。

双层钨丝阵的软X射线与Z箍缩

在双层钨丝阵的Z箍缩研究中，到目前为止，双层丝阵普遍认为是Z箍缩内爆的一种有效的负载结构之一。1998年，人在20MA的Z装置上进行钨丝阵Z箍缩实验，用240根7.5um直径的钨丝做成高2cm直径4cm、总质量4.1mg的丝阵负载，获得X射线功率约200TW,X射线能量接近1.7MJ。在Z装置上进行钨丝阵实验，但他们采用的是嵌套丝阵，外层直径为4cm的240根钨丝，内层直径为2cm的120根钨丝，获得X射线功率(280±40)TW,X射线能量达到1.75MJ,X射线功率比单层钨丝阵增加了40%。

实验证明双层丝阵在抑制不稳定方面更具优势，可以有效提高内爆等离子体时空分布均匀性，并提高X射线辐射功率。根据北京应用物理与计算数学研究所提出的4种双层丝阵内爆动力学模式，在俄罗斯新能源研究所的Angara-5-1装置上进行了一系列的双层钨丝阵Z箍缩实验研究。

涂钛钨丝

采用高频发生器作为加热源，石墨做坩埚，可对小20~100微米的钨丝进行热吐，涂层厚度2~20微米。

涂层厚度受线材直径大小，拉涂速度和熔池温度影响。随着线材直径增加涂层加厚。拉涂速度快则钛涂层厚，反之则薄。拉涂速度保持在20-30米/分范围。熔池温度高则涂层薄、反之则涂层厚。但加涂必须在1700℃以上才能进行。

拉涂前、钨丝需经800℃-1100 0C氢气保护退火，并经21,6%碱的水溶液清洗，去除线材表面石墨。保持表面清洁。

这种工艺方法生产涂钛钨丝、效率高、成本低，但每一根丝不宜太长，一般可达数百米。

由于石墨可被钦浸蚀、所以增涡重复使用的次数最多不超过5次。

耐震钨丝的发展趋势

中国的钨丝加工业自50年代由原上海灯泡厂从制粉开始成功地产出中国第一根钨丝以来，经历了近50年的建设，其间有原苏联援建设备和技术、有从日本引进设备与技术、有从欧美引进设备和技术等不同阶段以及不同企业的发展时期，在钨丝的制造技术上日臻完善，规模上日益扩大，到了2001年产销各类粗钨丝近1000t,细钨丝100亿m,满足了国内各种电光源对钨丝的质量要求和数量需求，有效地促进了中国电光源工业的蓬勃发展。约占国内总量1/4的钨丝出口到全球各地，展现了中国钨丝性能与价格比优越的魅力。相信在21世纪，中国的钨丝加工业，倚靠中国的资源优势和己经掌握的成熟技术，必将在全球显示强劲的竞争实力。

随着汽车工业、电子工业、宇航科技与国防科技的发展，对照明材料将提出更高的要求，新一代照明光源如发光二极竹、无极灯等，具备了高抗震、长寿命的显著优点，这些光源在尖端科技产品的应用越来越广泛，耐震灯泡在这方面所起的作用将逐步削减。由于WAl牌号钨丝的通用性强，具有广阔的市场，随着科技的进步和新技术新工艺的应用，钨丝的性能在不断改良，钨丝的耐震特性也能够得以改善，应用在国防科技、宇航科技等重要领域的可靠性将进一步提高。

车船照明用钨丝灯泡

生产车船照明灯泡是耐震钨丝的主要用途。根据中国照明电器协会统计的数字表明，2001年中国生产汽车灯、摩托车灯的企业33家，灯泡总量约6.5亿只，其中，汽车前照灯1亿只，汽车中尾灯4亿只。国产车灯除了满足国内的汽车生产企业配套及市场维修外，还大量出日欧、美洲及亚太地区。产品质量基本接近或达到世界先进国家同类产品的质量水平，中国己基本实现了汽车、摩托车照明灯泡配套的国产化。

日前全国汽车、摩托车灯泡市场的总容量约6亿只水平，对钨丝的总需求量约2亿米，折合钨丝总重量约60t,贸易总额约3000万元人民币。预计到2005年达到8亿只，年均增长10%左右。灯泡生产企业选择掺杂Si,AI, K元素的WAl牌号的耐震钨丝可以根据灯的种类、灯丝制造工艺的不同选择白钨丝或黑钨丝，还可以细分有矫直型和普通型。

耐震钨丝的特性及其分类

根据国外资料和国内应用研究的结果表明，所有耐震钨丝均以掺杂钨为基础，再添加微量的Co或少量的Re等元素，以获得更好的高温延性，增强钨丝的耐震性能。实质上都属于以掺杂Si、Al、K元素的WAl牌号钨丝为基体，耐震钨丝必须具备的特点是:钨丝的高温抗下垂性能好，再结品温度高，经过高温处理后，能够形成细长晶型结构的再结晶组织，且各晶界之间呈楔形或燕尾状搭接，晶粒的长宽比值大于10等特征。

可分为三类:一是纯粹掺杂Si、Al、K元素的钨丝，该钨丝组织结构好，高温下垂性值小，达到或超过GB/T4181-1997钨丝标准之WAL-1牌号的钨丝。这类钨丝是最常用的钨丝，目前国内外生产的普通照明灯和特种照明月(包括汽车灯、摩托车灯、飞机着陆灯等车船照明灯所采用的钨丝均属此类；

二是掺杂Si、Al、K元素基础上再添加微量的Co和REO，由于是微量添加，对钨丝的化学组成并无明显改变，而耐高温抗下垂性能却有所改良，仍然归类为WAL牌号的掺杂钨丝，由于应用面窄，用户必须因需而定制，一般应用在可靠性要求更高的灯种上；

三是掺杂Si、Al、K元素基础上再添加少量的Re元素而形成的钨铼合金丝等。含铼量低的钨铼合金丝具有好的组织结构、高的再结晶温度、高的电阻率、高的塑性和延伸率等优异特性。含铼低的钨铼合金丝(如W-3Re)除用于制造高品质的抗震灯丝外，还用于电子管和显象管热丝，提高了抗震性和可靠性。

耐震钨丝的定义

在电光源用钨丝家族中，用于交通工具如机动车辆、飞机、船舶等照明灯泡及其它指示灯泡的耐震钨丝数量相对较少，约占5%，具备耐震性能的钨丝虽然有销售，但长期以来难以发展为具有影响力的产销规模，因此，国内的钨钼材料企业没做大规模的宣传。

耐震钨丝是根据钨丝应用在电光源中所具有的常温及高温耐震特性而命名，是指作为光源或电器元件的钨丝在高温和常温状态下具有耐震动、抗变形和维持一定寿命为特性的钨丝。由于选择钨丝的不同特性具有不同的用途，因此目前国内对耐震钨丝技术标准的界定尚无明确定论。我们暂且把应用在车辆、飞机、坦克、轮船、舰艇、航天器等移动物体照明灯泡或指示灯泡中的钨丝定性为耐震钨丝。

钨丝/铜复合材料力学性能的研究

实验方法：实验选用纯度大于99.9%的纯铜作为复合材料的基体合金，采用直径为0.3mm的钨丝，将其拉直，切成60 mm长。分别将纯铜和钨丝在丙酮中进行超声波清洗，去除表层污垢，然后在盐酸溶液中浸泡去除表层氧化物。采用石英竹渗流水淬法制备的复合材料试样为圆柱形，其直径和长度分别为6mm和60mm。对于连续纤维增强金属基复合材料，体积分数过低时纤维不能均匀分布而导致增强效应低，而体积分数过高时纤维与基体的结合界面强度降低又会导致增强效应降低。研究表明纤维的体积分数在50%~60%之间时复合材料具有很好的力学性能，考虑到钨丝尽可能地均匀分布，这单选择钨丝的体积分数为60%。


采用石英管渗流水淬法制备了钨丝/铜复合材料，测试并分析了其力学性能结果表明：

(1)体积分数为60%的钨丝/铜复合材料具有1185MPa的拉伸强度和1340MPa的压缩强度，压缩时的塑性应变达到6.4%。

(2)水淬法制备的钨丝/铜复合材料存在较大的残余热应力，材料的拉伸性能降低，不符合复合材料的混合律而存在一定的拉压不对称性。

钨丝/铜复合材料介绍

钨与铜的复合材料主要有2种形式，一是钨/铜复合材料，即在钨骨架中渗铜获得，主要用作电极、开关等一种是钨丝/铜复合材料，即在钨丝束中渗铜获得常被用作分析金属基复合材料性能的模型材料，作为高强度、高热传导性复合材料用于高温、高热流领域。

钨丝/铜复合材料高于钨/铜复合材料的强度和热传导性，钨丝与铜成本低、易于获得，且不能相互溶解，在世纪60年代到80年代得到广泛的研究。研究涉及钨丝/铜复合材料的应力应变行为；钨丝的体积分数对钨丝/铜复合材料的强度、模量和传导率的影响；高温下钨丝/铜复合材料的断裂、蠕变和碰撞行为。这些研究奠定了纤维增强复合材料的基本理论，形成了可以预测复合材料性能的混合律准则，使用此准则可以设计出所需结构和性能的复合材料。

上述研究主要是采用液态熔体浸渗法来制备钨丝/铜复合材料。1998年，首次采用石英竹渗流水淬法制备钨妊或钢妊增强金属基复合材料，通过该方法制备的复合材料获得了更大的强度和塑性，在金属基复合材料领域引起广泛关注。

钨丝弹簧圈的实验研究

金属钨对机体不产生毒性，人日服25~80g未见异常。我国自行研制的钨丝弹簧圈应用于临床之前曾进行了毒性实验，也未见明显毒性反应。

关于钨丝弹簧圈栓塞后血管是否再通是其保证治疗效果的关键，也是许多学者争论的焦点话题。本实验结果显示，只要血竹被完全栓塞，即使弹簧圈被吸收，栓塞部位的血竹壁也会完全消失目此血竹内不会有血流通过，也就不会存在再通的问题。但是临床上所见的钨丝弹簧圈栓塞 AVM其被吸收以后病变再通，可能是由于病变通过多支血竹供血，血流通过其他吻合血竹进入畸形血竹团而造成复发。由于第1次治疗栓塞了部分病变，病人在短期内还是可以收到一定临床疗效的。对于单支供血的颅内动静脉疹(AVF) ,CCF等还是可以保证其长期效果的。只要动脉瘤被完全栓塞，即使弹簧圈被吸收后，由于原来的动脉壁结构己完全消失也不会引起复发。有文献报道，弹簧圈栓塞后在动脉瘤日处形成二层结构的新生内皮组织层。所以当弹簧圈吸收后，原来的动脉瘤日可能被此新生内皮组织层修复而治愈。

钨丝弹簧圈在体内存在吸收现象。吸收后并不会对机体产生毒性反应，栓塞的血竹也不可能再通。只要选择好适应证，仍可继续应用于临床。

钨丝弹簧圈简介

钨丝弹簧圈一直被认为是不可吸收性栓塞材料。然而，对其栓塞后的长期随访表明：影像学上可见弹簧圈的密度降低，体积变小，检测血钨浓度发现术后3至6个月明显增高。这就说明钨丝弹簧圈在体内可能被溶解并吸收，但吸收的机制尚不清楚。

为了证实其在体内吸收而进行了实验研究，结果显示：正常弹簧圈表面光滑，而栓塞6个月后的弹簧圈表面有裂隙、凹凸不平、极易断裂目明显变细，最细处直径约100 um。以上结果可以看出，弹簧圈己经在体内明显被腐蚀并被吸收。

弹簧圈周围的纤维结缔组织内有大量金属颗粒聚积和多核吞噬细胞增生及其细胞内被吞噬的金属颗粒。取含有金属颗粒的组织标本用稀盐酸消化处理，在常温下以3000 r/min，取上清液2ml经电感祸连等质了光谱仪(ICP-MS)定性分析证实此金属颗粒成分为钨。可以推测其吸收机理可能是由于机体直接对弹簧圈的电解作用和单核巨噬细胞系统的吞噬作用。文献报道也证实了这一点。

超细钨丝丝阵负载材料

以直径低于10μｍ的超细钨丝作为z-pinch实验丝阵负载材料，其制备常用到电解腐蚀技术。为定量控制每道次钨丝的减径量，并探索钨丝电解参数优化方法，根据法拉第定律推导并验证了在应用电解腐蚀技术制备超细钨丝的过程中单位长度钨丝的失重与电流强度和拉丝速率的比值存在正比关系。

实验观测到，道次减径比超过25%时，断丝几率较减径比为20%时的高60%以上。基于实验结论，提出了每道次定量控制钨丝直径减少量的方法。在18～26℃、质量分数为15%的KOH溶液中，针对3μｍ钨丝采用了最小化腐蚀道次的电解参数。对用这种参数制得的钨丝进行SEM和力学性能测试，结果表明，钨丝表面质量与断裂强度更好。

超细钨丝连续电解抛光工艺参数优化

(1)钨丝电解抛光的腐蚀量与通过电极的电量存在明显的正比关系，其比值随着钨丝直径的变化而略有差异。在18～26℃、质量分数为15%的KOH溶液中，以26cm·s－1速度拉丝，钨丝直径大于6μm时，比值为6.45×10－5 g·c－1；直径小于6μｍ时，比值为6.15×10－5g·c－1。

(2)对不同直径的钨丝，每道次减径比超过25%时较减径比20%时钨丝的断裂几率增加60%以上。

(3)可根据最终所需制得的钨丝直径选取实验参数，并可通过减少腐蚀道次来改善钨丝的表面质量和断裂强度。

钨丝体积分数对试样拉伸性能的影响

如图所示为钨丝−镍复合电铸层的抗拉强度与钨丝体积分数的关系。由下图可知，不管是使用脉冲电流还是直流电流，复合电铸层的抗拉强度均随着钨丝体积分数的增加而大致呈线性增加，但是当纤维体积分数大于45%后，复合电铸层强度开始降低。

在纤维−金属复合电铸层中，纤维具有很高的强度和模量，是复合电铸层的主要承载体，金属基体主要起固定纤维、传递载荷和部分承载的作用。显而易见，随着纤维的大量加入，复合电铸层强度应该明显提高。图4中的两条直线为理论计算值。已知纤维强度为σf，体积分数为φf，根据复合法则公式，理论上可以计算出复合电铸层在纤维增强方向上的强度(σc)，公式如下：









其中：φm 为基体金属的体积分数；σm 为基体金属的强度。

由上图公式可知，复合电铸层的强度σc与纤维体积分数φf呈线性增加。但是，从图1中可以看出，复合电铸层的实际强度随着钨丝体积分数的增加与理论计算值的偏离越来越大。因为上图公式只反映了最理想的状态，没有考虑纤维排列的不整齐、纤维本身强度的离散性、残余应力、结合强度以及内部的孔隙的影响，实际测量的结果会偏低。本实验中主要是在高W纤维体积分数情况下，复合电铸层出现的大量孔隙影响了其强度。因为在电铸的过程中，随着纤维体积分数的增加，钨丝排列必定越来越紧密，间隙太小导致底层电场减弱，因此，钨丝周围沉积的镍减少。严重的地方电场彻底被屏蔽，出现孔隙，极大地降低了强度。

钨丝−镍复合电铸新技术

电铸技术作为一种基于金属离子阴极电沉积原理 制造金属零部件的精密制造技术，已成功应用于精密模具、航空宇航和兵器等高新技术领域。目前，电铸技术还存在铸层性能不稳定、常温以及中温条件下强度不高等不足，限制了其进一步发展和应用。

提出一种新的纤维−金属复合电铸层——钨丝−镍复合电铸层的电铸技术，研究脉冲电流、钨丝体积分数等对复合电铸层常温和中温拉伸性能的影响。

结果表明：常温下，随着高强度钨丝的不断掺入，复合电铸层的拉伸强度不断提高，当钨丝的体积分数达到45%时，拉伸强度达到峰值1650 MPa；脉冲电流的应用能够显著细化镍晶粒，降低复合电铸层内部孔隙率，获得的钨丝−镍复合电铸层拉伸强度比使用普通直流的拉伸强度提高了30% 左右；在200、400和600℃的中温条件下，钨丝−镍复合电铸层依然具有很高的拉伸强度，但是随着温度的继续 升高，拉伸强度迅速降低。

钨丝电热原子发射光谱法同时测定卤水中的钙和鳃

分析线波长

在AES中，选择合适的分析线波长非常重要，因为这样可以减少光谱干扰。钙和锶的发射线(ICP中可观测到)均有多条，如Ca-317.9nm，373.7nm,393.4nm和396.8nm，Sr-216.6nm，407.8nm和421.6nm等，但是在本实验中，由CCD采集的谱图仅看到了Ca-422.7nm和Sr-460.7nm两根线(如图3所示)，这是因为钨丝的激发能力不及ICP，因此仅能激发出钙和锶的原子线；但另一方面这也因此减少了可能的光谱干扰。图上375nm后向上凸起的基线部分则是由于钨丝加热时产生的黑体辐射(black body mission)所致，由于在石英镜片之后加了一个光栏，调整合适的光栏狭缝大小，即可虑去大部分的黑体辐射。另外，使用CCD检测器很容易扣除基线背景。

优化灰化温度和激发温度

升温程序通常包括4步：蒸发、灰化、原子化和清洗。灰化过程对于减少样品的基体干扰尤其重要，因为大部分的基体均在灰化过程中被蒸发而除去。实验发现，当电源电流升至5.4A时，钙或锶的发射信号仍能保持稳定。根据Queiroz等人的钨丝温度计算方法，估算出此时钨丝温度约在1200~1300℃之间，在此温度下，大部分的基体都能于原子化/激发之前被蒸发，从而减少了干扰。

钨丝电热原子发射光谱法

早在1975年，Ottaway和Winefordner就开展了电热原了发射光谱法(ET- AES)的定量分析研究工作。国内外在ET-AES方面的研究工作主要是以石墨炉为激发源，而以金属原子化器为激发源的工作则集中于钨管和钳管，测定的元素包括Cs、K、Li、Rb、Cr、Cu、Ga、In、Mn、Yb和Ba。此后由于原子吸收光谱(AAS)和电感耦合等离子体原子发射光谱(ICP-AES)的发展，人们对ET-AES的研究兴趣日渐冷淡。

金属钨作为原子化器应用于原子光谱分析中己经有30多年的历史，大部分的工作均集中于AAS和电热蒸发进样中，而钨丝用于原子发射光谱分析中的报道尚不多见。钨丝电热原子化器配以微型电荷耦合器件光谱仪(CCD)作为分光和检测系统，为研制小型化、便携式光谱分析仪器开辟了一条新的途径。传统的电弧、火焰原子发射光谱仪的“小型化”己有报道。我们以钨丝为电热激发源、CCD光谱仪为分光和检测系统，组装了小型电热原子发射光谱仪，并将它应用于卤水中钙和锶的同时测定。

钨丝电热原子吸收法测定温度对碳酸镉溶解度的影响

本文通过研究并网变流器谐波检测的重要性和几种常用的谐波检测方法，比较了不同的三相谐波检测技术的优缺点，从速度、准确性和简单性方而比较了三相自适应陷波滤波技术。利用这些技术，在并网变流器中提取电压/电流谐波并分析，从而消除谐波，实现并网电流的精确控制，提高其馈电质量。

运用钨丝电热原了吸收光谱仪测定难溶盐碳酸镉在不同温度下的溶解度，结果表明:在5~40℃范围内碳酸镉的溶解度随温度升高而减小，当温度低于30℃时碳酸镉溶液中镉含量均超过国家食品卫生限量标准;因此，在使用或接触碳酸镉时，应高度重视其溶解度随温度降低而增大带来的危害，防止对人体健康的损害。

钨丝电热原子吸收光谱仪测定难溶盐碳酸镉在不同温度下的溶解度

碳酸镉作为一种重要化工原料被广泛用于生产玻璃色素助熔剂、有机反应的催化剂、陶瓷颜料、塑料的增塑剂和稳定剂，以及用作制造涤纶的中间体、绝缘材料和生产镉盐的原料等。

运用钨丝电热原子吸收光谱仪测定难溶盐碳酸镉在不同温度下的溶解度，在 5～40℃时碳酸镉的溶解度随温度升高而减小，在 5～30℃时，其溶液中镉含量对应超过国家食品卫生限量标准的 3.10～1.25 倍，且 20℃时碳酸镉溶解度浓度为4.125×10-5g/100 mL，方法的线性相关系数为 0.9991。因此，使用碳酸福时，应重视其溶解度随温度降低而增大带来的危害。

钨丝电热原子吸收光谱分析法测定痕量锌

锌是人体必需的微量金属元素之一，但过度地摄入锌可能导致慢性中毒。目前测定锌的方法主要有火焰原子吸收光谱法(FAAS)、电感藕合等离子体发射光谱法(ICP-OES)和电感藕合等离子体质谱法(ICP-MS)等。

蒸馏水中的锌与毗咯烷二硫代氨基甲酸按(APDC)形成的络合物用CCl4萃取后，弃去有机相，水相用作配制锌标准溶液和制备样品溶液，从而解决了用钨丝电热原子吸收光谱法测锌时空白值太高而难以进行实际样品分析的问题。考察了影响萃取和钨丝电热原子吸收测定的各种实验条件。在进样10uL样品溶液时，本方法的定量下限为5ug/L。测定了3个国家标准物质(大米、人发和水系沉积物)中的锌含量，结果与推荐一致。

钨丝电热原子吸收光谱

以钨丝作为原子化器的电热原子吸收光谱法在原子吸收中的应用己有30多年的历史，但一直没有商品化的仪器。钨丝具有熔点高(3422℃)、升温速率快(30 K/ms)、相对化学惰性、小型廉价以及低能耗等优点，结合小型化电荷耦合器件(CCD)作为检测器的优势，使仪器整体具有了低能耗、小型化等优点。

在国家‘十一五’科技支撑计划项目的资助下，现己推出便携式钨丝电热原子吸收光谱仪(W-coil ETAAS)。W-coil法目前己在多元素同时测定、化学改进剂、电热蒸发装置等多方面获得应用。因此，本实验采用液液萃取解决高空白的问题，并用W-COil ETAAS法测定了实际样品中的痕量锌。

钨丝辐射背景

基于钨丝电热蒸发设备，建立了一种全新的钨丝电热蒸发-氩/氢火焰串联原子吸收光谱系统。研究了系统抗酸、抗盐能力，结果表明:Na+和Ca2+质量浓度小于400 mg/L、Mg2+质量浓度小于1500 mg/L时不干扰测定。在优化的仪器条件下:Pb, Cd, Au和Ag的检出限分别为:0.O16、0.0005、0.007和0.0015ug/mL(进样量10uL) ,该系统彻底消除了钨丝强辐射背景。

图(a)、(b)分别为本系统(TC-ETV-Ar/H2-FAAS)和直接钨丝电热原子吸收光谱法(TC-AAS)测试Cd时的钨丝辐射背景比较。图(b)表明:TC-AAS法在原子化阶段，即使处于紫外区的Cd的共振吸收线(228.8mm)和邻近线(226.4mm )都存在显著的钨妊辐射背景干扰，分析其原因在于：TC-AAS法中的钨丝像点位于CCD光谱仪狭缝的光路上，杂散光增强所致。由图(a)可以看出：本系统彻底消除了钨丝辐射背景所致的杂散光干扰。

钨丝电热蒸发-氩/氢火焰原子吸收光谱分析方法

钨丝拥有熔点高(3422℃)、相对化学惰性、价格低廉、功率小等优点，使其成为一种主要的金属原子化器，能很好的满足小型化的要求；自Williams等将钨丝用作原子化器应用于原子吸收光谱分析以来，钨丝原子化器在原子光谱分析领域已获得颇为广泛的应用;由于钨丝原子化器不需要专门的水冷系统，大大减小了光谱仪体积;随着高分辨便携式光谱检测器的发展，钨丝原子化器在原子光谱仪小型化中显示了巨大潜力。

目前钨丝电热原子吸收光谱分析法(Tc-AAS)都是将钨丝直接作为原子化器，存在的两个主要难题是:第一，与石墨炉原子化器比较，基体干扰严重;第二，钨丝强辐射背景干扰强。为解决这两个问题，以钨丝作为电热蒸发设备，通过一个管道将钨丝原子化器产生的原子蒸气(包括传输过程形成的原子团)导入下一级氢/氢火焰原子化器，构建了钨丝电热蒸发摧赢/氢火焰串联原子吸收光谱分析系统(TC-ETV-Ar/H2-FAAS)。实验表明:与钨丝直接电热原子吸收光谱(TC-AAS)比较:本系统显著增强了抗酸、抗盐能力，彻底消除了钨丝强辐射背景干扰;为钨丝电热原子化器走向实用化，提供了一种新的思路。

第一次还原温度对掺杂钨丝高温抗蠕变性能的影响

1.第一次还原温度对掺杂钨丝高温抗蠕变性能有显著影响。当第一次还原温度=630℃时，抗蠕变性能最佳。当第一次还原温度<630℃时，抗蠕变性能随第一次还原温度降低迅速恶化，而当第一次还原温度>630℃时，变化比较缓慢。

2.掺杂钨丝的高温抗蠕变性能与其K含量有密切关系。当K含量为7Oppm时，抗蠕变性能最佳，当K含量小于70ppm时，抗蠕变性能随K含量降低迅速恶化，大于70ppm时，则随K含量升高缓慢恶化。

3.两个相邻掺杂泡之间的距离为单个泡直径2至4倍左右的成串排列的掺杂泡有效地阻碍再结晶过程中钨丝晶界的横向运动，从而促进L/W值很高的再结晶晶粒结构的形成。

惨杂钨丝垂熔过程中渗杂剂的挥发

惨杂钨丝垂熔过程中渗杂剂的挥发中，Si和A1的掺杂效应与K相似。其数量分别为120~240ppm和40~80ppm。垂熔钨条里的K含量与T1的关系见图3。各标号钨条的A1含量均小于lOppm,Si含量均小于14ppm。可见，掺杂进钨粉颗粒内部的Si和Al在垂熔过程中已挥发殆尽，只有相当数量的K残留下来。

残留在钨条里的K与掺杂进钨粉颗粒内部的钾的重量百分比与T1的关系见图4。该图表明，当T1<600℃时，这时掺杂效应的机制以颗粒长大机制为主，K大约残留30~40wt.%，当630<T1<710℃时，这时掺杂效应的机制以相变机制为主，K大约残留60~70wt.%。

惨杂钨丝的第一次还原温度

在掺杂钨丝的生产工艺中，第一次还原是最关键的工序，而第一次还原温度(指最高温区的温度)是最敏感的因素。重点研究第一次还原温度对掺杂钨丝高温抗蠕变性能的影响，并以此为线索对掺杂钨丝高温抗蠕变机制进行了探讨。

用2%氢氟酸洗涤钨粉，经水洗、NH40H中和并干燥以后以820℃补充还原。采用一般的生产WAI1钨丝的工艺，将钨粉压制、预烧、垂熔和热加工，一直到制得*0.35mm掺杂钨丝。测定各标号酸洗钨粉及钨条中的Si, Al, K含量。用*1.25mm钨丝做蠕变试验，然后分析Si, Al, K含量。用*0. 35mm钨丝做高温下垂试验，然后测定晶粒的长宽比L/W，并分析K含量。用扫描电镜观察经高温试验之后的*1.25mm、*0.35mm钨丝的纵断面。

钨丝

惨杂钨丝的高温抗蠕变性能

钨丝作为电光源材料问世已经70多年了。1918年生产出高温抗下垂钨丝。后来经过大量的实验发现，导致钨丝具有抗下垂性能的原因是在还原工序之前有少量的Si、Al、K氧化物掺入了氧化钨之中。自此之后，各国相继进行了大量的研究工作，提出了各种理论。

第一次还原温度对掺杂钨丝的高温抗蠕变性能有显著影响。钨丝抗蠕变性能与其钾含量密切相关，而钾含量主要取决于掺杂效应和掺杂机制。当掺杂机制以B-w至a-w相变为主时，垂熔过程中K残留6O~7Owt.%;当掺杂机制以颗粒长大为主时，K只能残留3O~40wt.%。成串排列的掺杂泡阻碍再结晶过程中钨晶界的横向运动。

抗下垂钨丝

W71钨丝耐高温抗震性能机理概述

灯炮灯丝及电子管热丝用钨丝，是以K20-Si02-Al2O3为添加剂的所谓不下垂钨丝。此种钨丝再结晶组织的晶界沿轴向呈楔状深入发展，晶粒沿轴伸长。

再结晶组织阻止了灯丝晶界的高温蠕变，从而防止了灯丝的下垂。但这种钨丝的低温延性差，再结晶后明显变脆，特别是在钨丝的二次成型性和耐震性方面难以适应特种耐震灯丝(汽车灯泡灯丝)的需要.

为了提高钨丝二次再结晶后的抗展性，研制的W71钨丝是在WAl丝的基础上，添加较多的Al2Q3,，以保证钨丝优异的耐高温性能，同时添加钻及微量稀土元素，由于它们有显著的弥散强化和固溶强化作用，从而提高钨丝再结晶后的延性，特别适合于制造耐高温抗震灯丝。同时稀土元素可以细化晶粒，改善钨丝的加工性能。

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掺杂钨丝基础研究和质量评价技术的突破性进展

用掺杂钨粉作原料，通过压制、烧结制成的钨坯经锻造、拉丝加工成的丝材。是最重要和用量最大的钨材。主要用做照明灯具和电子管的灯丝，高温炉的加热炉丝等。

以控制和提高掺杂钨丝的性能为目的，研究了影响掺杂钨丝质量的微观结构本质和提高性能的机理，介绍了掺杂钨丝的质量评价在线监控技术，为制订掺杂钨丝的生产工艺和进行质量控提供了理论依据。

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提高钨丝质量和经济效益的途径

我国钨丝生产技术落后的主要表现为：一是钨丝的抗下垂性能差，而且不稳定；二是钨丝严重脆、断、裂、成材率很低。

钨丝生产是一种技术性很强的生产工艺。在钨丝生产过程中，只要某一工序出了问题，将会导致钨丝生产全钱崩溃，甚至造成无法挽救的损失。

提高钨丝质量和经济效益应从两方面入手：一是技术攻关，二是全面技术管理。

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氧化浓缩法处理照明钨丝废水工艺的研究

用氧化浓缩法处理照明钨丝污水的工艺简单，不必配置太多的设备，操作人员易于掌握。自该装置建成以后，运行正常。

废水处理过程中不必消耗烧碱此类的化工原料，剩余的废液中主要是硫酸。

在生产过程中完全可以回收套用，节约了大量的硫酸，套用中只需加入必需的硝酸和少量硫酸即可，大约节省了80%~90%的硫酸。

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