高取向鎢青銅結構鐵電、電光薄膜材料研究中文摘要

采用磁控濺射、激光脈沖沉積技術研究鎢青銅結構鐵電、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、高質量的鎢青銅結構鐵電、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)結構、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)等光學參數(shù)譜及變化規(guī)律；用反射光柵測量技術測量 2100433B

鎢青銅結構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構可視為沿四方單胞的對角線進一步畸變而造成。如Ba₂NaNb₅O₁₅為斜方鎢青銅型結構。

概述

鎢鐵用電爐冶煉，由于熔點高，不能液態(tài)放出，所以采用結塊法或取鐵法生產。20世紀30年代前一般用小型（100～500千伏安）單相電弧爐進行結塊法冶煉，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，裝設采用結塊法的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3500千伏安電爐生產鎢鐵。

簡史

1781年瑞典化學家舍勒(C.W.Scheele)發(fā)現(xiàn)鎢。1860年左右貝爾努利(F.A.Bernoulli)用鎢酸與鑄鐵反應制得鎢鐵。19世紀末是用坩堝法生產鎢鐵。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鎢鐵的專利。1936年葉留金(В.П.Елютин)用金屬熱法(硅鐵和鋁)生產鎢鐵。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)報道一步法生產鎢鐵。50年代初期，蘇聯(lián)車里雅賓斯克鐵合金廠古薩羅夫(В.Н.Гусаров)發(fā)明取鐵法生產鎢鐵。使生產連續(xù)化。20世紀中期生產鎢鐵的方法有：電爐取鐵法，電爐積塊法和金屬熱法。70年代出現(xiàn)了感應爐熔煉鎢金屬廢料生產熔煉基鎢鐵和粉末冶金法生產鎢鐵的方法。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。1956年12月從蘇聯(lián)引進的電爐取鐵法生產鎢鐵工藝在吉林鐵合金廠投產。

性質與用途

鎢是銀灰色金屬。原子量為183.85。電子結構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℃，所以不能從爐內排出，只能用積塊法或取鐵法生產。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，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。鎢鐵塊表面應光潔，斷面及表面無顯著非金屬夾雜和銹斑。

生產方法

結塊法 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，拆除上段爐體使結塊冷凝。然后取出凝塊，進行破碎和精整；挑出邊緣、帶渣和不合格的部分回爐重熔。產品含鎢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）進行還原冶煉，待爐渣含WO3降到0.3%以下時放渣。隨后轉入精煉階段，在此期內分批加入鎢精礦、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。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械取鐵裝置，改善了勞動條件。取鐵期內仍根據(jù)爐況，適當?shù)丶舆M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遠遠低于鎢精礦的雜質，產品質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，在生產過程中必須重視提高回收率，不合格產品、渣鐵要收集回爐，電爐應有高效率爐氣除塵設施，回收含鎢粉塵。

鎢鐵化學成分

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量要求：

檢驗標準

(1)產品的質量檢查和驗收，應符合GB/T3650—95《鐵合金驗收、包裝、儲運、標志和質量證明書一般規(guī)定》的要求。

(2)組批。按爐組批法。每批產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，一批交貨產品由一種牌號的若干爐鎢鐵組成。構成一批交貨產品的各爐之間的鎢含量之差不大于3%(絕對值)。

(3)取樣?；瘜W分析用試樣的采取應按GB/T4010—94《鐵合金化學分析用試樣采取和制備》進行。

(4)化學分析。相應各元素按下列方法進行檢驗：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鉬藍光度法測定磷量；GB7731.5—87鉬藍光度法測定硅量；GB7731.6—87鉬藍光度法測定砷量；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、標志和質量證明書

(1)產品采用鐵桶包裝，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)產品應存放庫房內，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，嚴防包件內滲水或混入雜物；

(3)產品包 裝件上應涂有明顯標志，包裝件內應附有成品標簽，標志和標簽的內容應符合GB/T3650— 95的要求；

(4)發(fā)貨同時，供方應開具產品質量證明書。其內容應符合GB/T3650—95的規(guī)定。2100433B