高取向鎢青銅結(jié)構(gòu)鐵電、電光薄膜材料研究

采用磁控濺射、激光脈沖沉積技術(shù)研究鎢青銅結(jié)構(gòu)鐵電、電光薄膜材料在不同襯底上的生長制備條件，生長制備出具有高取向、高質(zhì)量的鎢青銅結(jié)構(gòu)鐵電、電光薄膜材料，如：KNSBN, BSTN, SCNN等。通過能譜分析\X射線衍射、掃描電鏡、原子力顯微鏡研究，確定薄膜的組分、晶態(tài)結(jié)構(gòu)、取向和表面形貌；通過橢偏光譜、透射光譜的測量和分析研究，得到薄膜的折射率和消光系數(shù)等光學(xué)參數(shù)譜及變化規(guī)律；用反射光柵測量技術(shù)測量 2100433B

鎢青銅結(jié)構(gòu)有四方晶系和斜方晶系兩種，它們沿C軸方向共角相連。另一類為斜方晶系的鎢青銅型結(jié)構(gòu)可視為沿四方單胞的對角線進(jìn)一步畸變而造成。如Ba₂NaNb₅O₁₅為斜方鎢青銅型結(jié)構(gòu)。

概述

鎢鐵用電爐冶煉，由于熔點高，不能液態(tài)放出，所以采用結(jié)塊法或取鐵法生產(chǎn)。20世紀(jì)30年代前一般用小型（100～500千伏安）單相電弧爐進(jìn)行結(jié)塊法冶煉，后來改用三相電爐，并發(fā)展出取鐵法。

中國江西、湖南、廣東一帶有大量鎢礦，儲量占世界60～70%。1936～1938年在江西吉安籌建鎢鐵廠，裝設(shè)采用結(jié)塊法的2000千伏安三相電爐兩臺，已大體建成，后因抗日戰(zhàn)爭的影響而停頓。1955年起開始以取鐵法用3500千伏安電爐生產(chǎn)鎢鐵。

簡史

1781年瑞典化學(xué)家舍勒(C.W.Scheele)發(fā)現(xiàn)鎢。1860年左右貝爾努利(F.A.Bernoulli)用鎢酸與鑄鐵反應(yīng)制得鎢鐵。19世紀(jì)末是用坩堝法生產(chǎn)鎢鐵。1893年開始用電爐積塊法冶煉鎢鐵。1895年戈爾德施米特獲得鋁熱法生產(chǎn)鎢鐵的專利。1936年葉留金(В.П.Елютин)用金屬熱法(硅鐵和鋁)生產(chǎn)鎢鐵。1910年約翰遜(C.M.Johnson)獲得用碳還原鎢精礦制造煉鋼用鎢合金劑的專利。1918年基尼(R.M.Keeney)報道電爐二步法(先還原，再精煉)生產(chǎn)鎢鐵(鎢鐵含W75%，C0.8%，Si<0.01%，P<0.01%)。1920年戴利(J.G.Dailey)報道一步法生產(chǎn)鎢鐵。50年代初期，蘇聯(lián)車?yán)镅刨e斯克鐵合金廠古薩羅夫(В.Н.Гусаров)發(fā)明取鐵法生產(chǎn)鎢鐵。使生產(chǎn)連續(xù)化。20世紀(jì)中期生產(chǎn)鎢鐵的方法有：電爐取鐵法，電爐積塊法和金屬熱法。70年代出現(xiàn)了感應(yīng)爐熔煉鎢金屬廢料生產(chǎn)熔煉基鎢鐵和粉末冶金法生產(chǎn)鎢鐵的方法。1936年中國在江西吉安籌建鎢鐵廠，因抗日戰(zhàn)爭而中止。中華人民共和國成立后于1950年在撫順鋼廠用電爐積塊法試煉鎢鐵成功，并投入生產(chǎn)。1956年12月從蘇聯(lián)引進(jìn)的電爐取鐵法生產(chǎn)鎢鐵工藝在吉林鐵合金廠投產(chǎn)。

性質(zhì)與用途

鎢是銀灰色金屬。原子量為183.85。電子結(jié)構(gòu)4f145d46s2。密度(20℃)19.3g/cm3。熔點3400℃。沸點5555℃。鎢與鐵形成固溶體和兩種金屬間化合物Fe2W和Fe₃W₂或Fe₇W₆，但在高溫都不穩(wěn)定。含W75%～85%鎢鐵的熔化溫度高于2500℃，所以不能從爐內(nèi)排出，只能用積塊法或取鐵法生產(chǎn)。工業(yè)鎢鐵的密度約為15.3g/cm。

分類

鎢和鐵為主要組成的鐵合金。它還含有錳、硅、碳、磷、硫、銅、錫等雜質(zhì)，是煉鋼用的合金劑。根據(jù)含鎢量不同，將鎢鐵分為：FeW75(含W70%～80%，C≤0.20%，P≤0.04%，S≤0.08%，Si≤0.5%，Mn≤0.25%)和FeW80(含W75.0%～85.0%，C≤0.20%，P≤O.04%，S≤0.08%，Si≤0.7%和Mn≤0.25%)兩種。

物理狀態(tài)

鎢鐵以塊狀交貨，塊度范圍為10～130mm，小于10×10mm 碎塊的量不應(yīng)超過該批總重量的5%，允許個別塊度在一個方向上的最大尺寸為150mm。鎢鐵塊表面應(yīng)光潔，斷面及表面無顯著非金屬夾雜和銹斑。

生產(chǎn)方法

結(jié)塊法 采用可在軌道上移動、爐體上段可拆的敞口電爐，用碳作還原劑。精鎢礦、瀝青焦（或石油焦）和造渣劑（鋁礬土）組成的混合爐料分批陸續(xù)加入爐中，爐內(nèi)煉得的金屬一般呈粘稠狀，隨著厚度增高，下部逐漸凝固。爐子積滿后停爐，把爐體拉出，拆除上段爐體使結(jié)塊冷凝。然后取出凝塊，進(jìn)行破碎和精整；挑出邊緣、帶渣和不合格的部分回爐重熔。產(chǎn)品含鎢80%左右，含碳不大于1%。

取鐵法 適于冶煉熔點較低的含鎢70%的鎢鐵。采用硅和碳作還原劑；分還原(又稱爐渣貧化)、精煉、取鐵三個階段操作。還原階段爐中存有上一爐取鐵后留下的含WO3大于10%的爐渣，再陸續(xù)加進(jìn)多批鎢精礦爐料，然后加入含硅75%的硅鐵和少量瀝青焦（或石油焦）進(jìn)行還原冶煉，待爐渣含WO3降到0.3%以下時放渣。隨后轉(zhuǎn)入精煉階段，在此期內(nèi)分批加入鎢精礦、瀝青焦混合料，用較高電壓操作，在較高溫度下脫除硅、錳等雜質(zhì)。取樣檢驗，確定成分合格后，開始取鐵。過去用鋼勺人工挖取鐵塊投入水池，60年代初吉林鐵合金廠改用機(jī)械取鐵裝置，改善了勞動條件。取鐵期內(nèi)仍根據(jù)爐況，適當(dāng)?shù)丶舆M(jìn)鎢精礦、瀝青焦料。冶煉電耗約3000千瓦·時/噸，鎢回收率約99%。

鋁熱法為了利用廢硬質(zhì)合金粉末鎢鈷分離提鈷后的再生碳化鎢，研制出了鋁熱法鎢鐵工藝，用再生碳化鎢與鐵為原料，以鋁作還原劑，利用碳化鎢中自身的碳和鋁燃燒的熱能，使原料中的鎢和鐵轉(zhuǎn)化為鎢鐵，可節(jié)約大量的電能，并降低成本。同時由于原料碳化鎢中的雜質(zhì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于鎢精礦的雜質(zhì)，產(chǎn)品質(zhì)量均高于以鎢精礦為原料的鎢鐵。鎢的回收率也高于以鎢精礦為原料的工藝。

鎢價昂貴，在生產(chǎn)過程中必須重視提高回收率，不合格產(chǎn)品、渣鐵要收集回爐，電爐應(yīng)有高效率爐氣除塵設(shè)施，回收含鎢粉塵。

鎢鐵化學(xué)成分

根據(jù)工業(yè)用途和使用條件，對不同牌號的鎢鐵有以下質(zhì)量要求：

檢驗標(biāo)準(zhǔn)

(1)產(chǎn)品的質(zhì)量檢查和驗收，應(yīng)符合GB/T3650—95《鐵合金驗收、包裝、儲運、標(biāo)志和質(zhì)量證明書一般規(guī)定》的要求。

(2)組批。按爐組批法。每批產(chǎn)品中的最高或最低含鎢量與平均試樣含鎢量之差不得超過3% 。也可以按級組批法，一批交貨產(chǎn)品由一種牌號的若干爐鎢鐵組成。構(gòu)成一批交貨產(chǎn)品的各爐之間的鎢含量之差不大于3%(絕對值)。

(3)取樣?；瘜W(xué)分析用試樣的采取應(yīng)按GB/T4010—94《鐵合金化學(xué)分析用試樣采取和制備》進(jìn)行。

(4)化學(xué)分析。相應(yīng)各元素按下列方法進(jìn)行檢驗：GB7731.1—87辛可寧重量法測定 鎢量；GB 7731.2—87高碘酸鈉光度法測定錳量；GB7731.3—87雙環(huán)己酮草酰乙腙測定銅量；GB7731.4—87鉬藍(lán)光度法測定磷量；GB7731.5—87鉬藍(lán)光度法測定硅量；GB7731.6—87鉬藍(lán)光度法測定砷量；GB7731.7—87苯基熒光酮光度法測定錫量；GB7731.8—87羅丹明B光度法測定銻量；GB7731.9—87碘化鉍光度法測定鉍量；GB7731.10—87紅外線法測定碳量；GB7731.11—87庫侖法測定碳量；GB7731.12—87紅外線法測定硫量；GB7731.13—87燃燒中和法測定硫量；GB7731.14—87極譜法測定鉛量。

包裝、儲運、標(biāo)志和質(zhì)量證明書

(1)產(chǎn)品采用鐵桶包裝，每桶凈重100kg 。需方對包裝如有特殊要求，可由供需雙方協(xié)議商定；

(2)產(chǎn)品應(yīng)存放庫房內(nèi)，發(fā)運時要用棚車，如露天存放或敞車發(fā)運時，須用篷布蓋好，嚴(yán)防包件內(nèi)滲水或混入雜物；

(3)產(chǎn)品包 裝件上應(yīng)涂有明顯標(biāo)志，包裝件內(nèi)應(yīng)附有成品標(biāo)簽，標(biāo)志和標(biāo)簽的內(nèi)容應(yīng)符合GB/T3650— 95的要求；

(4)發(fā)貨同時，供方應(yīng)開具產(chǎn)品質(zhì)量證明書。其內(nèi)容應(yīng)符合GB/T3650—95的規(guī)定。2100433B