稀土钨、钼电极电子发射性能研究与应用开发
稀土钼阴极材料的微观结构与性能研究
稀土钼阴极材料的微观结构与性能研究稀土钼阴极材料是重要的电子元件，在电子工业、电气工程、自动化技术、微电子技术等领域中得到了广泛应用。
本文主要针对稀土钼阴极材料的微观结构与性能进行研究，旨在探究其中的物理机制及其相关的性能改善措施，为该材料的进一步开发提供理论支持。
首先，稀土钼阴极材料的微观结构是其性能的决定因素。
研究人员发现，稀土钼阴极材料的微观结构会影响其电子和热特性。
研究发现，稀土钼阴极材料表面的原子结构会影响其电子和热特性，特别是电荷传输性能和电容性能，从而影响其性能。
研究表明，稀土钼阴极材料的微观结构可以通过热变形、冷变形、轧制和热处理等过程改变，从而影响其电子特性和热传导性能。
其次，稀土钼阴极材料的性能受到化学组成的影响。
研究表明，稀土钼阴极材料的化学组成与其性能有关，其中稀土含量和钼含量越高，材料的电子和热传导性能越好。
经研究发现，当稀土含量和钼含量达到一定水平时，其导电能力和热导率将达到最大值，而当超过一定程度时，其性能会发生逆转，因此需要在微观结构和化学组成的优化的基础上，进一步优化稀土钼阴极材料的性能。
此外，热处理对稀土钼阴极材料的性能也有重要影响。
研究发现，稀土钼阴极材料在低温（低于500℃）及中温（500℃～1400℃）热处理条件下，其性能和结构差异较大，尤其是低温热处理条件下，材料的晶粒增大、晶界变窄，电子和热传导性能得到显著改善，因此，热处理也是优化稀土钼阴极材料性能的重要手段。
最后，可以通过改变稀土钼阴极材料的组成成分和表面微观结构来改善其性能。
研究发现，稀土的加入改善了钼的电磁特性；合金结构的调整可以改变表面形貌，从而改变电极的电容性能；多孔结构的改变可以改变热传导系数；等离子体处理技术可以改变表面电荷传输率。
因此，在改变材料的组成成分和表面微观结构的基础上，综合考虑稀土钼阴极材料的微观结构和性能，可以满足特定应用要求，提高稀土钼阴极材料的使用性能。
综上所述，稀土钼阴极材料的性能主要受其微观结构和化学组成的影响，为优化其性能，需要合理控制其微观结构和热处理参数，改变组成元素和表面微观结构，以及改善其化学组成，从而最大限度地提高稀土钼阴极材料的性能。
钨钼精细化学品的应用研究与开发进展
钨钼精细化学品的应用研究与开发进展作者：罗国荣鲁少飞张文魁来源：《中国化工贸易·上旬刊》2017年第01期摘要：钨钼是两种金属物质的统称，它分别是钨元素和钼元素。
将它们二者结合在一起并非会产生一种新的元素，而是一个行业的代名词，即难熔金属行业。
钨元素和钼元素具有良好的传热导电的性能，同时对高温有一定的抵抗力，不易膨胀且耐磨因此常常被应用于电子设备制造等工业制造设备部件的材料领域。
同时，它的特点也被航天航空以及国防工业所看重，成为它们建设过程中的重要材料。
因此钨钼所代表的不仅仅只是这两种元素，它还涉及到如铌元素、锆元素、钛元素、铪元素等其他的难熔金属。
为了便于使用，所以将具有代表性的钨钼作为这个行业的名称。
关键词：钨钼；精细化学品；研究；开发我国的钨钼资源具有得天独厚的优势。
尤其是钨的开发和使用，经过我们的不断努力和发展，我国钨的开发已经能够对世界钨市场产生重要的影响，并占据着一定的地位。
而与此同时，我国的钼业的发展逐渐在国际市场中渐露头角。
钨钼业的发展能够有效地促进和稳定我国在钨钼市场上的地位，同时也能为我国的工业发展和技术进步带来一定的促进作用。
因此，在发展经济的过程中，我们必须重视钨钼业的发展，对于钨钼资源的管理及开采进行积极有效地科学化管理。
通过技术手段来发挥其潜在的作用和价值。
将钨钼业的发展从粗放式的管理加工向精细化发展。
以便于做到在减少资源消耗的前提下，最大化的发挥钨钼的作用以及其相应的经济效益。
1 目前钨钼精细化学品的发展情况钨钼的发展在工业发展领域中有着极其重要的影响。
它的应用所覆盖的领域包括：化工业、冶金采矿、石油开采、航空航天、船只制造、电子元件以及常见的焊接等。
虽然我国是钨钼的生产大国，但是目前对于钨钼行业的精细化产品的开发和应用还处于发展与探索阶段。
这对于难熔金属行业的发展也产生了一定的限制。
因此积极探索钨钼精细化学品的应用和开发能够有效的促进经济的发展以及企业技术的革新。
稀土钼阴极二次电子发射性能研究
稀土-钼阴极二次电子发射性能研究刘帆（中国人民武装警察部队学院，河北廊坊065000）【摘要】运用液固、液液、固固掺杂等方法制造稀土氧化物，并掺杂钼粉，而后运用等离子体的快速烧结与常规的高温、压制的烧结分别制造稀土-钼金属陶瓷的材料，同时应用金相显微镜与发射性能测试的方法对这些样品的微观结构和二次的电子发射的性能实施研究。
结果显示稀土的氧化物混合均匀掺杂和组织上的细化，将有助于提高材料的发射性能。
在实行高温的氢气处理后，会让这些样品的激活温度大幅度的降低，而发射系数就会大幅度的提高。
关键词：稀土；二次电子发射性能；氧化物；激活温度；发射系数中图分类号：TF125.2文献标识码：A 文章编号：1003-5168(2012)24-0001-01磁控管是一种微波电真空器件中的器件，它的应用比较广泛，尤其在航空、军事武器中的应用发挥着非常重要的作用。
近些年来，磁控管发展的重点重要集中在：一是大功率、（亚）毫米波段及高频率的磁控管上的研发；二是大功率的和相对论的电子注的磁控管上的的研发。
这些研究的成功关键，都依赖于磁控管所采用的新材料，尤其是阴极材料。
[1]磁控管工作依赖于二次电子发射的性能。
现今，市面上在磁控管中应用的二次电子发射阴极的材料主要是合金阴极、氧化物阴极以及金属陶瓷型阴极，比较各种材料的阴极性能的好坏最主要的参数是二次电子的发射系数。
[2]稀土-钼金属陶瓷阴极效果最明显，本文试验中应用各种有效地方法制造稀土-钼，尽量从微观的结构中进行分析，研究每一种因素对这个二次电子的发射性能的影响规律。
1.实验本组实验选用的稀土氧化物有Y2O3和和La2O3，其比例为3:1。
运用液固、液液、固固掺杂等方法制造稀土氧化物，并掺杂钼粉，而后运用等离子体的快速烧结与常规的高温、压制的烧结分别制造稀土-钼阴极的材料。
对稀土-钼烧结体实施机加工，得到测试的样品圆片，之后在与装有裸钨丝的热子的金属钼筒进行焊接，随后仔细安装到测试架上等待测试。
稀土钨、钼电极电子发射性能研究与应用开发
性质将决定它们在电极燃弧时的行为。钨电极燃弧 时生成物的种类与性质见表 $。 由表 $ 可知 9D21 熔点最高， 难以熔化， 迁移的 速率低， 工作一定时间后， 电极尖端 9D21 与钨可以 反应生成纯 9D 而蒸发， 有如纯 3 的工作状态。 本实 验证实三种稀土氧化物中， )*21 的钨酸盐熔点最 低， 它迁移的速率最快， 在小电流时， 它能很快的补 充到电极的尖部表面，在短时间内可以达到与烧损 的平衡； 但与此同时， 它的烧损速率也很高， 随着电 流的增大和燃弧时间的增长，电极尖部的稀土会由
出。 图 $ 中 4 ( )* 组电子发射能力由差至好的顺 序为 %+、 此图表明单元 1+ 6 4 ( 3 7 与 !!+、 !5+、 1+、 !1+。 二元 !1 6 4 ( )* ( 3 7 含 41 2% 量高的 /01 2% ( 3 电
+
极有好的电子发射能力。 18 18 % 电极抗烧损能力 万方数据
图 ! $%&’&( 组与 $%&(、 ’&( 的静特性曲线
在电流 6 1$5A 7 燃弧后烧损的 #+、 .+和 !1+的质量 减少最少， 实验结果与静特性实验结果相符。 综合上述焊接时电弧的引弧、稳弧性能及烧损 的实验结果可以明显得出以下结论：单元或复合 /01 2% ( 3 电极的电子发射性能均优于 9D21 ( 3 电 极， 添加氧化物不同而各有特点； 单元稀土钨电极中 图 # $%&*+&( 与单元 $%&(、 *+&( 静特性曲线 !+、1+性能优于 %+，1+电极有好的综合优势；二元的 /01 2% ( 3 综合性能优于单元 /01 2% ( 3，其中以 以 !1+高 4 含量的 4 ( )* 组合综合 #+、 .+、 !1+较好， 焊接性能最好。 !" # 分析讨论 电极工作时， 特别是在大电流工作中， 电弧的高 温必然引起电极尖端钨的蒸发、 氧化物烧损， 只有保 证稀土氧化物在烧损的同时，能及时从电极内部获 得源源不断的补充， 处于动态平衡， 电极才能长时间 稳弧工作。 根据电弧燃弧后 E/B 分析表明， 钨电极中的氧 化物添加剂在高温燃弧过程中， 将与钨起反应， 生成 图 ) ’&*+&( 组与单元 ’&(、 *+&( 静特性曲线 熔点低于氧化物的物质或盐类， 根据各自的熔点， 会 在某一温度范围熔化， 沿晶界从低温向高温区迁移， 扩散至电极表面很快蒸发烧损。它们各自的熔点等 图 % 中 &’ ( )* 组中各电极静特性曲线在整个 测试范围内高低分明，电子发射能力由差至好的顺 序为 % 、 也是二元的 /01 2% ( 3 优于单 !、 ,、 -、 .， 元的 /01 2% ( 3，以 . + 最优，尤其在小电流范围突
稀土钼热阴极材料研究与应用
对 抗 、 达 、 弹 、 航 等 军 事 空 间 领 域 以 及 计 算 技 雷 导 宇
Ｋｅ ｗｏ ｄ ｙ ｒ ｓ： Ｒａｅｅ ｒｈ ｍｏｙ ｄ ｎ ｍ；丑 ３Ｍｏ； ａｈ ｄ ； ｈ ｒ ｏ ｉ ｌｃｒｎ ｅ ｓ ｉｎ ｒ ａｔ ｌｂ ｅ ｕ Ｉ ２ 一 Ｏ Ｃ ｔｏ ｅ Ｔ ｅｍｉｎｅ ｅｅ ｔｏ ｍｉｓｏ
摘 要 ： 综 述 了 近 年 来 稀 土 钼 热 阴 极 材 料 的 研 究 和 应 用 情 况 ， 重 对 Ｌ ２ Ｍｏ阴 极 材 料 近 年 来 的 研 究 进 展 进 行 了 介 着 丑Ｏ一
ａ ｖ ｎ ｅ ｎ ｒｓａｃ ｄ ａ ｐｉａｉｎｏ 丑 Ｏ 一 ａｈ ｄ ｒ ｉｃ ｓｅ Ｔ ｅ ｒｒ ａｔ ｌｂ ｅ ｕ ｃ ｔｏ ｅ ｗ ｉｈ ｈ ｖ ｄ ａ ｔｇ ｓｏ ｉｈ ｄ ａ ｃｓｉ ｅｅ ｒｈ ａ ｐ ｌ ｔ ｆＬ ２ ３ Ｍｏ ｃ ｔｏ ｅａｅ ｄｓｕ ｓｄ． ａｅｅ ｒ ｍｏｙ ｎ ｍ ａｈ ｄ ， ｈｃ ａ ｅａ ｖ ｎ ｅ ｆｈｇ ｎ ｃ ｏ ｈ ｈ ｄ ａ
Ａ ｂ ｔａｃ ： ｓｒ ｔ
Ｔｈｉ Ｐａ ｅ ｒ ｓ ｎｓ ｔ ｅ ｄ ｖ ｌ ｐ ｎ ｉｔｒ ｎｄ ｒ ｓ ａｃ ｔ ｕ ｆｒ Ｆ — ａｔ ｍｏｙ ｄｅ ｕｍ ａｈｏ ｅ ｍ ａｅ ｉｌ ， ａ ｔｃ ｌｒｙ，ｈｅ ｓ ｐ ｒ ｐ ｅ ｅ ｔ ｈ ｅ ｅ ｏ ｍｅ ｔｈ ｓｏｙ ａ ｅ ｅ ｒ ｈ ｓａｔｓ ｏ ａ ｅ ｅ ｒｈ ｌｂ ｎ ｃ ｔ ｄ ｔｒａ ｓ ｐ ｒｉｕ ａ ｌ ｔ
绍 。稀 土 钼 作 为 一 种 资 源 丰 富 、 射 性 能 优 良 、 加 工 、 放 射 性 污 染 的 新 型 热 阴 极 材 料 ， 逐 步 取 代 具 有 放 射 性 污 染 的 发 易 无 己
ｒｌ １Ｗ 阴 极 材 料 ， 中 大 功 率 电 子 管 器 件 中 获 得 应 用 。 Ｉｏ 一 １ Ｉ 在
钨及钨合金的研发和应用现状
金化 过程进行 了大 量 的研 究 最 终 制得 了
。
粒
。
在 国 内 部 分 学者采 用 同材 质 的磨球 在
, ,
,
气的
一
保护 下 以
的球 料 比进行 了 球 磨试验 球 磨 过 程
,
中添 加少量 的有 机 表 面 活 性剂 在 机械 合金 化
后 可 得 到平 均 晶 粒 为
一
所 有 的 耐 震钨 丝 均 以 掺杂 钨 为 基 础
、
斗
改造 及 引进 和 吸 收 国 外 的 先 进 技 术 领 域对 材 料性 能 的 要 求
,
,
根据 不 同应 用
电 子 束 熔炼 预处 理 、区 域熔炼 制
。
对 钨及 钨 合金 材 料 的 加 工
。
备单 晶一钨单 晶产 品
,
研 究 发 现 电 子 束熔炼预 处
, ,
工 艺 做 了 进 一 步 的 优化 和 改 进
艺 和 大 变 形量 强 化 处 理 等 方 面
通 过对 两种 常 用 的
。
钨 合 金材料 高 密度 钨合 金 和 耐震钨 丝 的 强 韧 化研 究
发现
, ,
例如
,
等人 用 溶胶 凝 胶 法 制
,
一
掺 杂 稀 土 元 素 的 钨 合 金 具 有 良好 的 强 度 和 韧
、 。
,
备 了 多 种 纳 米 晶 钨 基 合 金复合 粉 末
、
是 电 子 束悬 浮 区 域 熔炼 法
目前 西北 有 色金 属 研 究
,
。
围 绕这 些 内容 所进行 的 研 究
。
院 采 用 电子 束熔炼 预处 理 工 艺 已 经成 功 地制 备 了 高 质 量 的 高纯 钨单 晶 产 品 其 工 艺过 程 为 高纯
稀土钨电极材料的研究
焊 接 、 割 、 喷 涂 以及 电真 空等 领 域 中 ， 一种 关 切 热 是
键 工业材 料 ，然而 目前钨 电极市 场依 然沿 用 已有近 百年 历史 的钍 钨 电极 ， 钨 电极 具有 放射 性 ， 其粉 钍 在 末冶金 制备 、 使用 过程 中会 危害 人类 健康 ， 造成 环境 污染 。因而 替代钍钨 开 发新 型 电极材 料 成为材 料工
４３烧 结工 艺 ．
４ 产 业 化生 产 技 术 研 究
钨 属于难 熔金 属 ， 工 困难 ， 加 在其 中添 加稀 土氧 化物 后 ． 能明显细 化钨 晶粒 ， 改变 其 塑一 转变温 度 ， 脆 因此要 实现稀 土钨 电极 的产 业 化生 产需 要深 入研 究 稀土钨 电极 的加工行 为 。 为此 我们课题 组和北京钨钼
维普资讯
第２ ２卷第 １期
２０ ０ ７年 ２月
Ｃｈ ｎ ＂ ｕ ｇ ｔ ｎ Ｉ ｄ ｓ ｒ ｉ ａ Ｔ ｎ ｓ ｅ ｎ ｕ ｔｙቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
中圈鹆毋
Ｖｏ ．２Ｊ Ｏ １ １ ２ ．
Ｆｅ ２ ｏ ｂ． Ｏ ７
文章编号 ：０９０２（ ０） —０９０ １ —６２ ０７ １０３—３ ０ ２ ０
作者 的研究 热点 ， 稀土 氧化 物具 有 高熔 点 ， 逸 出功 低 等特 点 ，因此我们 课题 组 在周 美玲 教授 带领 下在 国
内率先 展开 了系列 稀土 钨 电极 的工 作 ， 过 ２ 经 ０多年
极加工性能比较差 ， 品成品率低 ， 产 制约着该类稀＝ Ｅ
钨 电极 的产 业化 生产 。
基金项 目： 国家“ ６ ” ８ ３ 计划项 目资助（ ０ ２ Ａ ２ ０ ０ ２０Ａ ３２ １） 作者简介 ： 杨建参（９ ６ ）男 ， １ ７ 一 ， 河北辛集人 ， 讲师 ， 在读博士 ， 主要从事钨钼材料研究 ； 聂祚仁（９ ３ ） 男。 １ ６ 一 ， 湖南长沙人 ， 教授 ， 博士生导师 ， 主要从事环境材料研究。
稀土掺杂钨钼酸盐发光材料的合成及发光性能研究
稀土掺杂钨钼酸盐发光材料的合成及发光性能研究稀土掺杂钨钼酸盐发光材料的合成及发光性能研究摘要：稀土掺杂钨钼酸盐是一类具有潜在应用价值的发光材料，具有较高的荧光量子产率和优良的光稳定性。
本文以钨钼酸盐为基础材料，采用共沉淀法和高温固相法制备了不同稀土离子掺杂的钨钼酸盐材料，并对其发光性能进行了详细研究。
结果表明，稀土离子的掺杂改变了钨钼酸盐的发光性能，在不同波长下产生了不同的发光行为。
此外，稀土掺杂还显著提高了钨钼酸盐的发光强度和长时间的光稳定性。
本研究为稀土掺杂钨钼酸盐的应用提供了有益的参考。
关键词：稀土掺杂，钨钼酸盐，发光材料，发光性能，共沉淀法，高温固相法1. 引言发光材料是一类特殊的材料，具有在电磁波作用下发出不同波长光的性质。
近年来，稀土掺杂钨钼酸盐因其独特的发光特性和广泛的应用前景引起了研究人员的广泛关注。
稀土离子的引入可以调控钨钼酸盐的发光性能，改善其发光强度和光稳定性，从而使得稀土掺杂钨钼酸盐材料在LED照明、激光器、生物医学成像等领域具有重要的应用价值。
2. 实验部分2.1 材料合成本实验以钨钼酸盐为基础材料，通过共沉淀法和高温固相法合成了不同稀土离子掺杂的钨钼酸盐材料。
共沉淀法：依次将相应比例的钨酸和钼酸加入稀土离子溶液中，并在搅拌条件下加入氨水进行沉淀反应。
随后，将沉淀物用蒸馏水洗涤并干燥，最后在高温下进行煅烧。
高温固相法：按照一定的摩尔比例将钨钼酸盐和稀土离子粉末混合，加入石英坩埚中进行热处理。
最后，将样品冷却至室温并得到目标产品。
2.2 发光性能测试采用荧光光谱仪对合成的稀土掺杂钨钼酸盐材料进行发光性能测试。
通过变化激发光源的波长和强度，记录不同条件下的发光波长、强度和峰值位置。
3. 结果与讨论3.1 合成材料的表征通过X射线衍射仪（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）和能量色散X射线谱能谱仪（EDS）对合成的稀土掺杂钨钼酸盐材料进行表征。
XRD结果表明，合成的材料具有单一的结晶相且高度纯净。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
450 440 4*0 %&! ’( ) * 与 "-’! ) * 焊接性能测试
焊接电弧是一种强烈持久的气体放电现象，不 同电极引弧的难易以及燃弧后的稳定性—— — 静特性 曲线以及电极的烧损率均可以反映不同电极的电子 发射能力。本实验用通常的 ’BC 焊接性能测试方法 在相同的试验条件下测定了各种电极的引弧性、稳 弧性及烧损率。 稀土是以氧化物形式掺入， 用 在 :;* )$ + , 中， 以改变钨的加工脆性。氧化物掺入的总量 7 质量分 *6 *6 4 引弧性能 4$ 种电极的电弧的临界起弧电压 !%& 见表 *。
第 !" # 期
周美玲等 $ 稀土钨、 钼电极电子发射性能研究与应用开发
・ !!・
与钍钨在 2B!= " 2<==> 的蒸汽压相当； ? ’ @ 稀土元素确定： 从 %&’() 为 )C =D " !C =D ， 加工性能和电子发射性能进行优化，以质量分数为 AC =D %&’ () 含量最佳； ? ) @ 不同稀土元素的比较：制备质量分数为 AC =D 的 %&’ () ，-’ () ，%&’ () E -’ () ，和 %&’ () E FG’ () 等，测试 ! " # 曲线，发射效率以 %&’ () . 56 最好， 均高于 78(’ . ,。 -’ () . 56 的发射 -’() . 56 居中， 温度高于 %&’ () . 56， 最后 %&’ () . -’ () . 56 二极管 获得高的电流密度和发射效率。 !) $ 高镧含量钼丝的性能与结构 再结晶温度由纯钼的 2’B) " 2AB)H 提高到镧 钼的 2BB) " 2<B)H， 从室温到工作温度， 阴极丝均保 于烧损过快而损耗殆尽，此时电极也会象纯钨电极 一样， 电弧稳定性下降， 电极烧损加剧。 在 %&’ () 的钨酸盐和含氧钨酸盐的熔点都较高， 中小电流范围内其迁移和烧损能达到较好平衡。但 同 *+(’ —, 电极类似， 随着电流的升高和电极工作 时间的增加， 它的稳定性和持久性也会较低。 -’ () 的钨酸盐具有较低的熔点，而其含氧钨酸 盐具有最高的熔点， 燃弧过程中能够起互补作用， 使 迁移与烧损能够达到较好的平衡。所以， -’() — , 电极与前二者相比在整个电流范围内电弧稳定性 好， 大电流、 长时间工作时的耐久性突出。 高的 %&’ () 含量使 复合稀土 %& . *+ 组中的 /0， 是因为燃弧过程中， /0电极性能优于单元稀土电极， %&’ () 和 *+(’ 共同迁移，稳定性高的 %&’ () 弥补了 互补作用调节了烧损与迁移补充 *+(’ 较快的烧损， 的平衡。 在 %& . -1 *+ . - 的两组中， 由于 -’ () 稳定 性高， 可弥补 %&’ () 和 *+(’ 的烧损。所以含 -’ () 高 的 ! 和 2’ 具有明显的大电流、长时间的抗烧损性
共制备了 4* 种电极试样。 数 8 不大于 *6 *? ， 7 4 8 单元添加氧化物钨电极： ’()* + , -.* )$ + , /* )$ + , 50 40 *0
!
!+ ,
"#$ 用系列 %&!’( ) * 电极研究
稀土氧化物成分配置 几种稀土氧化物的重要参数见表 4。
12)* + , $0 7 * 8 二元 :; 氧化物钨电极， 共三组， 每组成分 配比不相同： -. + / 组 -. + 12 组 / + 12 组 !+ ! 90 @0 !0 A0 #0 30
图 ! $%&’&( 组与 $%&(、 ’&( 的静特性曲线
在电流 6 1$5A 7 燃弧后烧损的 #+、 .+和 !1+的质量 减少最少， 实验结果与静特性实验结果相符。 综合上述焊接时电弧的引弧、稳弧性能及烧损 的实验结果可以明显得出以下结论：单元或复合 /01 2% ( 3 电极的电子发射性能均优于 9D21 ( 3 电 极， 添加氧化物不同而各有特点； 单元稀土钨电极中 图 # $%&*+&( 与单元 $%&(、 *+&( 静特性曲线 !+、1+性能优于 %+，1+电极有好的综合优势；二元的 /01 2% ( 3 综合性能优于单元 /01 2% ( 3，其中以 以 !1+高 4 含量的 4 ( )* 组合综合 #+、 .+、 !1+较好， 焊接性能最好。 !" # 分析讨论 电极工作时， 特别是在大电流工作中， 电弧的高 温必然引起电极尖端钨的蒸发、 氧化物烧损， 只有保 证稀土氧化物在烧损的同时，能及时从电极内部获 得源源不断的补充， 处于动态平衡， 电极才能长时间 稳弧工作。 根据电弧燃弧后 E/B 分析表明， 钨电极中的氧 化物添加剂在高温燃弧过程中， 将与钨起反应， 生成 图 ) ’&*+&( 组与单元 ’&(、 *+&( 静特性曲线 熔点低于氧化物的物质或盐类， 根据各自的熔点， 会 在某一温度范围熔化， 沿晶界从低温向高温区迁移， 扩散至电极表面很快蒸发烧损。它们各自的熔点等 图 % 中 &’ ( )* 组中各电极静特性曲线在整个 测试范围内高低分明，电子发射能力由差至好的顺 序为 % 、 也是二元的 /01 2% ( 3 优于单 !、 ,、 -、 .， 元的 /01 2% ( 3，以 . + 最优，尤其在小电流范围突
实验结果表明：单元和二元复合稀土钨电极的 起弧电压 !%& 均低于 ’()* + , 电极， 即引弧性能均 高于 ’()* + ,；而二元复合稀土钨电极的引弧性 能， 一般要好于单元稀土钨电极的引弧性能。-. + / 组中 #0最佳，-. + 12 组中 30最佳，/ + 12 组中 450、 而以 4*0最佳。 440、 4*0都比较好， *6 *6 * 电弧稳定性能 以 ! + " 静特性曲线表征稀土电弧的稳定性， 当测试条件相同、 在一定的电流下， 不同试样的电弧 电压 !.&% 的差异是由不同的稀土掺杂的电极阴极 压降不同引起。阴极压降越小 7 也即 !.&% 越小 8 ， 表 明电子发射能力越高。 特别是在曲线的小电流段， 也 能稳弧燃烧，更能体现出不同的稀土元素对电子发 射性能的影响。 9 组稀土电极稳态电压和电流间的 关系曲线—— — 静特性曲线见图 4 " 图 9。 由图 4 可以看出三种单元 :;* )$ + , 电极的热 电子发射能力均高于 ’()* + , 电极， 其中 *0电极在 大电流范围内表现出优良的稳弧性能。 万方数据 图 * 在 -. + / 组中小电流范围内各电极静特 性曲线由高到低的顺序排列 7 表明电子发射能力由 差至好的顺序 8 为 40、 二元的 :;* )$ + , *0、 !0、 90、 #0， 优于单元的 :;* )$ + ,。 #0电极在小电流范围内电弧 稳定性突出， !0在大电流时最好。
第 "# 卷第 $% # 期 &!!" ・ 年 "" 月 ・ #$
’()* "#+ ,(* $% #
./012 34156781 91:467;<
,(-* &!!" 第 !" 卷
( $%%! ) %#* %"’ %%#$’ %# !%%&’ %"$$ 文章编号：
稀土钨、 钼电极电子发射性能研究与应用开发
+ + + + +
性质将决定它们在电极燃弧时的行为。钨电极燃弧 时生成物的种类与性质见表 $。 由表 $ 可知 9D21 熔点最高， 难以熔化， 迁移的 速率低， 工作一定时间后， 电极尖端 9D21 与钨可以 反应生成纯 9D 而蒸发， 有如纯 3 的工作状态。 本实 验证实三种稀土氧化物中， )*21 的钨酸盐熔点最 低， 它迁移的速率最快， 在小电流时， 它能很快的补 充到电极的尖部表面，在短时间内可以达到与烧损 的平衡； 但与此同时， 它的烧损速率也很高， 随着电 流的增大和燃弧时间的增长，电极尖部的稀土会由
图 , 三种单元 %&—* 与 "-.* 的静特性曲线
・ #$・
第 !" 卷
在 9:; 焊接中，钨电极的烧损主要是在高温下 钨的蒸发所至。 阴极的电子发射能力强 6 电子逸出功 低 7 ，在相同的电流时，工作温度就越低，电极损 耗小。取直径为 1 < $== 的各组 3 电极，氩气流 电弧电流 1$5A， 电极伸长度 !58 "==， 弧 量 -& > =?@， 长 -==， 稳定燃弧时间 15=?@。 用 BC ( !55 光学分析 天平测量了 !% 种电极燃弧前后的质量， 计算烧损后 质量的减少见表 %。
!
前
言
改善钨焊接电级的起弧和稳弧性能，把 +85$—4 材 ( +>?@AB9? C??9DB 料 引入 了钨 极惰 性 气体 保护 焊 +=, ) 焊接的电极。随着现代工业对高科技的 ,EA F9GHC?@ 发展，对高温热源的需求出现了 IJ0KL0 等离子体 技术， 切割、 热喷涂、 +85$—4 又成了等离子体焊接、 冶金等技术中等离子体发生器的最关键的阴极材 料。因而作为放电起弧应用的钨电极棒材已成了除 电光源钨丝以外的另一重要的国内外工业需求量大 的钨深加工制品。 钍属于天然放射元素，其 ! 射线的半衰期长达 !. 1&M !%!%年，从原料到制品的生产、使用过程以及 废弃的堆集都会对环境及人体造成放射性污染。而 且随着近十几年来工业的进步和发展，在现代 +=, 焊接和 IJ0KL0 等领域内，+85$’ 4 电极长时间工 作时的电弧稳定性和耐久性已越来越不能满足焊接 技术发展的要求，因而各国材料工作者相继进行了 取代钍的新型钨阴极的研究。基本的思路是以钨为 基材， 掺杂一些高熔点的氧化物， 如 ND5、 稀土 L@5、 氧化物等， 其中以稀土氧化物的掺杂最为有效。 !&/1 年上海灯泡厂黄菊珍研制成功 O95$ ’ 4 ) 电极， 获得了推广使用， 已被国际标准化组织( =K5 引入非熔化电极标准中，已部分取代 +85$ ’ 4 电 级。 但在 +=, 焊接中仍存在着反复起弧性能差， 不适 合大电流、交流焊接等问题。 $% 世纪 2% 年代以来， 日本、 俄罗斯等国已推出系列单元稀土钨电极产品， 我国也有很多厂家研制了 JE$51’ 4、P$51’ 4 等电