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