氮化铝
2019-03-11 09:56:47
中文名称:氮化铝。英文名称:aluminum nitride 界说:由ⅢA族元素Al和ⅤA族元素N化合而成的半导体材料。分子式为AlN。室温下禁带宽度为6.42eV,属直接跃迁型能带结构。 使用学科:材料科学技术(一级学科);半导体材料(二级学科);化合物半导体材料(二级学科) 以上内容由全国科学技术名词审定委员会审定发布目录
阐明:AlN是原子晶体,属类金刚石氮化物,最高可安稳到2200℃。室温强度高,且强度随温度的升高下降较慢。导热性好,热膨胀系数小,是杰出的耐热冲击材料。抗熔融金属腐蚀的才能强,是熔铸纯铁、铝或铝合金抱负的坩埚材料。氮化铝仍是电绝缘体,介电功能杰出,用作电器元件也很有期望。表面的氮化铝涂层,能维护它在退火时免受离子的注入。
氮化铝仍是由六方氮化硼转变为立方氮化硼的催化剂。室温下与水缓慢反响.可由铝粉在或氮气氛中800~1000℃组成,产品为白色到灰蓝色粉末。或由Al2O3-C-N2系统在1600~1750℃反响组成,产品为灰白色粉末。或与经气相反响制得.涂层可由AlCl3-NH3系统经过气相堆积法组成。AlN+3H2O==催化剂===Al(OH)3↓+NH3↑
氮化铝是一种陶瓷绝缘体(聚晶体物料为 70-210 W?m?1?K?1,而单晶体更可高达 275 W?m?1?K?1 ),使氮化铝有较高的传热才能,至使氮化铝被很多使用于微电子学。与不同的是氮化铝无毒。氮化铝用金属处理,能替代矾土及用于很多电子仪器。氮化铝可经过氧化铝和碳的还原作用或直接氮化金属铝来制备。氮化铝是一种以共价键相连的物质,它有六角晶体结构,与硫化锌、纤维锌矿同形。此结构的空间组为P63mc。要以热压及焊接式才可制造出工业级的物料。物质在慵懒的高温环境中十分安稳。在空气中,温度高于700℃时,物质表面会发作氧化作用。在室温下,物质表面仍能探测到5-10纳米厚的氧化物薄膜。直至1370℃,氧化物薄膜仍可维护物质。但当温度高于1370℃时,便会发作很多氧化作用。直至980℃,氮化铝在及二氧化碳中仍适当安稳。矿藏酸经过侵袭粒状物质的边界使它渐渐溶解,而强碱则经过侵袭粒状氮化铝使它溶解。物质在水中会渐渐水解。氮化铝能够反抗大部分融解的盐的侵袭,包含氯化物及冰晶石〔即六氟铝酸钠〕。
硼知识
2019-02-28 11:46:07
硼 硼是一种典型的非金属元素,硼有多种同素异形体:四方晶体、α菱形体、β菱形体及无定形体。无定形硼是一种由深棕色到黑色的粉末。晶体硼是十分硬而脆的固体,有由漆黑到银灰的金属光泽。硼的电导率随温度的升高而添加。硼的化学性质首要取决于它的物理状况,无定形硼在空气中甚至在常温下就缓慢氧化,而晶体硼在加热时也很安稳,只能同强氧化剂缓慢地发作效果。高温下无定形硼能在空气中焚烧,发作赤色火焰;也能同卤素、氮和金属效果,构成卤化硼、氮化硼和金属硼化物,但不与氢直接发作效果。硼与氢可构成一系列的共价氢化物--。 硼在自然界散布很广,含硼矿藏许多,依据含硼矿藏的化学组成,可将其分为三类:硼硅酸盐矿藏、硼铝硅酸盐矿藏和盐矿藏。其间,硼硅酸盐矿藏首要是硼石和赛黄晶;硼铝硅酸盐矿藏首要有电气石和斧石。这两类硼矿藏中,除了硼石尚具有工业价值外,其他或是难以加工,或因未很多聚集成工业矿床而含义不大。现在,作为硼工业原料的首要是第三类--盐矿藏。这类矿藏有100多种,但作为工业硼资源开发利用的仅有10余种,如天然硼砂、遂安石、硼镁石、硬硼钙石、天然、钠硼解石、柱硼镁石等。在我国,硼镁石、遂安石、硼镁铁矿、硼砂、钠硼解石、柱硼镁石等均可构成大、中型矿床。工业上制取硼用金属热还原法和熔盐电解法。熔盐电解法是一种较经济、适于很多生产的办法。 硼矿是一种用处广泛的化工矿藏,硼与氢、锂、铍等的化合物能焚烧,是高能喷气燃料。硼和硼的化合物,广泛用于化工、冶金、光学玻璃、国防、原子能、医药、橡胶及轻工业。在化学工业,硼砂、可作为番笕、洗涤剂等日用化工产品的添加剂。含硼洗涤剂具有维护头发、去污力强、无污染等功能。某些硼化物还可制成杰出的还原剂、催化剂、化剂等。 在冶金工业,硼砂有熔融金属氧化物的才能,用作冶金熔剂。硬硼钙石可替代萤石用于碱性氧化转炉炼钢。铜铝合金参加微量硼可进步其导电功能。硼在高温下能同氧和氮起反响,常用作去气剂。加0.001-0.005%的硼到钢中,可进步高温强度,使钢的晶粒细化,进步淬透性。钢表面渗硼后,能明显添加表层硬度,一起也进步化学安稳性。加0.001-0.003%的硼到可锻铸铁中,可缩短热处理时刻,使石墨细化,散布均匀。在机械工业,硼被用作硬质合金、宝石等硬质材料的磨削、研磨、钻孔及抛光等。“渗硼”是机械加工职业中一种新工艺,它能进步零件表面的硬度和耐磨、抗氧化功能。 在电子工业,硼系列化合物中某些硼化物是绝缘材料,而有些硼化物则是杰出的导电材料,具有半导体的特性,又有电子放射等功能,可用来制作各种电子元、器材,用作点燃管的点燃极、电讯器材、电容器、半导体的掺合料、高压高频电及等离子弧的绝缘体、雷达的传递窗等。 在国防工业,硼的化合物可作高能喷气燃料和火箭燃料。碳化硼用于制作喷气机叶片和金属陶瓷。氮化硼是超高温、超硬质材料,用以制作火箭喷嘴、焚烧室内衬等。硼的同位素吸收中子才能强,所以硼化物在原子反响堆中用作控制棒调节器和防护屏材料。塑料参加硼就具有防辐射功能。 硼还很多用于玻璃、陶瓷工业,制作高品质耐热硼硅酸玻璃、玻璃纤维、光学透镜、绝缘材料和玻璃钢。硼和钴、钛、镍等可制成金属陶瓷。硼还用于制作搪瓷和搪瓷、彩釉等。此外,硼还用作防腐剂、焊接剂、制作超硬磨料。
硼的知识
2019-03-12 11:03:26
硼,原子序数5,原子量10.811。约公元前200年,古埃及、罗马、巴比伦曾用硼沙制作玻璃和焊接黄金。1808年法国化学家盖·吕萨克和泰纳尔分别用复原制得单质硼。硼在地壳中的含量为0.001%。天然硼有2种同位素:硼10和硼11,其间硼10最重要。硼为黑色或银灰色固体。晶体硼为黑色,熔点约2300°C,沸点3658°C,密度2.34克/厘米³,硬度仅次于金刚石,较脆。
莫氏硬度:9.3晶体结构:晶胞为三斜晶胞。
硼在室温下比较稳定,即便在或中长时间煮沸也不起效果。硼能和卤组元素直接化合,构成卤化硼。硼在600~1000°C可与硫、锡、磷、砷反响;在1000~1400°C与氮、碳、硅效果,高温下硼还与许多金属和金属氧化物反响,构成金属硼化物。这些化合物一般是高硬度、耐熔、高电导率和化学慵懒的物质,常具有特殊的性质。硼的使用比较广泛。硼与塑料或铝合金结合,是有用的中子屏蔽材料;硼钢在反响堆中用作操控棒;硼纤维用于制作复合材料等。元素称号:硼元素原子量:10.81元素类型:非金属原子序数:5元素符号:B元素中文称号:硼元素英文称号:Boron相对原子质量:10.81核内质子数:5核外电子数:5核电核数:5质子质量:8.365E-27质子相对质量:5.035所属周期:2所属族数:IIIA摩尔质量:11氢化物:BH3氧化物:B2O3最高价氧化物化学式:B2O3密度:2.34熔点:2300.0沸点:3658声响在其间的传达速率:(m/S)
16200外围电子排布:2s2 2p1核外电子排布:2,3色彩和状况:固体原子半径:1.17常见化合价:+3发现人:戴维、盖吕萨克、泰纳 发现时代:1808年发现进程:1808年,英国的戴维和法国的盖吕萨克、泰纳,用钾复原而制得硼。元素描绘:它是最外层少于4个电子的仅有的非金属元素。其单质有无定形和结晶形两种。前者呈棕黑色到黑色的粉末。后者呈乌黑色到银灰色,并有金属光泽。硬度与金刚石附近。无定形的硼密度2.3克/厘米3,(25-27℃);晶形的硼密度2.31克/厘米3,熔点2300℃,沸点2550℃,化合价3。在室温下无定形硼在空气中缓慢氧化,在800℃左右能自燃。硼与或,即便长时间煮沸,也不起效果。它能被热浓硝酸和与硫酸的混合物缓慢腐蚀和氧化。过氧化氢和过硫酸铵也能缓慢氧化结晶硼。上述试剂与无定形硼效果剧烈。与碱金属碳酸盐和氢氧化物混合物共熔时,一切各种形状的硼都被彻底氧化。氯、、氟与硼效果而构成相应的卤化硼。约在600℃硼与硫剧烈反响构成一种硫化硼的混合物。硼在氮或气中加热到1000℃以上则构成氮化硼,温度在1800-2000℃是硼和氢仍不发作反响,硼和硅在2000℃以上反响生成硼化硅。在高温时硼能与许多金属和金属氧化物反响,生成金属硼化物。元素来历:在自然界中,硼只以其化合物方式存在着(像在硼砂、中,在植物和动物中只存在有痕量的硼),一般由电解熔融的钾和或热复原它的其他化合物(如氧化硼)制得制备办法有:硼的氧化物用生动金属热复原;用氢复原硼的卤化物;用碳热还硼砂;电解熔融盐或其他含硼化合物;热分化硼的氢化合物上述办法所得初产品均应真空除气或操控卤化,才可制得高纯度的硼。元素用处:它首要用于冶金(如为了添加钢的硬度)及核子学中,因为它吸收中子能力强因为硼在高温时特别生动,因而被用来作冶金除气剂、锻铁的热处理、添加合金钢高温强固性,硼还用于原子反响堆和高温技能中。棒状和条状硼钢在原子反响堆中广泛用作操控棒。因为硼具有低密度、高强度和高熔点的性质,可用来制作的火箭中所用的某些结构材料。硼的化合物在农业、医药、玻璃工业等方面用处很广。元素辅佐资料:天然含硼的化合物硼砂(Na2B4O7·10H2O)早为古代医药学家所知悉。我国西藏是世界上盛产硼砂的当地。1702年法国医师霍姆贝格首先从硼砂制得,称为salsedativum,即冷静盐。1741年法国化学家帕特指出,硼砂与硫酸效果除生成外,还得到硫酸钠。1789年拉瓦锡把基列入元素表。1808年英国化学家戴维和法国化学家盖吕萨克、泰纳各自取得单质硼。硼的拉丁称号为 boracium,元素符号为B。这一词来自borax(硼砂)。硼,原子序数5,原子量10.811。约公元前200年,古埃及、罗马、巴比伦曾用硼沙制作玻璃和焊接黄金。1808年法国化学家盖·吕萨克和泰纳尔分别用复原制得单质硼。硼在地壳中的含量为0.001%。天然硼有2种同位素:硼10和硼11,其间硼10最重要。硼为黑色或银灰色固体。晶体硼为黑色,熔点约2300°C,沸点2550°C,密度2.34克/厘米³,硬度仅次于金刚石,较脆。硼在室温下比较稳定,即便在或中长时间煮沸也不起效果。硼能和卤组元素直接化合,构成卤化硼。硼在600~1000°C可与硫、锡、磷、砷反响;在1000~1400°C与氮、碳、硅效果,高温下硼还与许多金属和金属氧化物反响,构成金属硼化物。这些化合物一般是高硬度、耐熔、高电导率和化学慵懒的物质,常具有特殊的性质。硼的使用比较广泛。硼与塑料或铝合金结合,是有用的中子屏蔽材料;硼钢在反响堆中用作操控棒;硼纤维用于制作复合材料等。
硼镁铁矿(Ludwigite)
2019-01-21 10:39:06
(Mg,Fe)2Fe3+[BO3]O2
【化学成分】硼镁铁矿中Mg2+和Fe2+间为完全类质同像,据Mg2+含量可分为两个亚种:镁硼镁铁矿和铁硼镁铁矿。Fe3+可为Al3+所代替(≤11%)。
【晶体结构】斜方晶系;a0=0.923~0.944nm,b0=0.302~0.307nm,c0=1.216~1.228nm;Z=4。
【形态】晶体呈长柱状、针状、纤维状、毛发状。并呈放射状、纤维状、粒状、致密块状集合体。
【物理性质】暗绿色至黑色(随Fe含量增大颜色变深);条痕浅黑绿色至黑色;光泽暗淡,纤维状体的新鲜面上有丝绢光泽;不透明(含镁高者稍透明)。无解理。硬度5.5~6。相对密度3.6~4.7(含Fe量高,相对密度增大)。粉末具弱磁性。
【成因及产状】我国东北之硼镁铁矿均为内生硼矿,产于不同程度的蛇纹石化白云质大理岩或镁夕卡岩中,常与磁铁矿、硅镁石族矿物及金云母、镁橄榄石、硼镁石等共生。在热液影响下,硼镁铁矿在不同程度上发生变化,其产物一般为纤维状硼镁石和磁铁矿。
【鉴定特征】颜色、条痕深,相对密度、硬度均较大。在空气中烧之变成红色。溶于浓H2SO4,加几滴酒精稍加热,用火点燃火焰呈鲜艳的绿色(B的反应)。
【主要用途】提炼硼的矿物原料。
硼镁矿选矿技术
2019-01-21 18:04:49
根据不同的矿石类型,采用不同的选矿方法。
一、硼镁石型
辽宁地质中心实验室曾对这一类型的辽宁后仙峪硼矿的矿石进行了浮选中间试验。试验矿石采用经过手选后剩下的中矿,B2O3含量为7%~8% 。
浮选工艺控制条件为:给矿粒度3~0 mm,Ⅰ段磨矿细度-200目占40%,分级溢流浓度25%;Ⅱ段磨矿细度-200目占75%,分级溢流浓度14% 。浮选矿浆pH值为6.5~7.0,浮选温度40℃左右。
二、硼镁石-磁铁矿-蛇纹石型
此类矿石主要矿物为硼镁石、磁铁矿和蛇纹石。硼镁石以纤维状为主,浸染粒度一般为0.05~0.10 mm。磁铁矿浸染粒度0.30~0.1 mm,且与硼镁石紧密共生。采用弱磁选或弱磁选-浮选联合流程。图1是辽宁凤城二台子硼矿的阶段磨矿阶段、磁选的单一弱磁选流程。
三、硼镁石-碳酸盐型
吉林集安高台沟硼矿的主要矿物为硼镁石、蛇纹石、菱镁矿,此类型硼矿可采用优先或混合浮选两种方法。如图2和图3。
四、硼镁石化硼镁铁矿-磁铁矿
此类矿石中,硼镁铁矿、磁铁矿和蛇纹石为主要矿物。根据它们的比磁化系数,采用弱磁-强磁的全磁选流程,可获得硼镁铁精矿。硼铁的分离率可用电炉熔炼-加压碱解法、直接还原-磁选法。
五、含铀硼镁铁矿化硼镁石-磁铁矿型
该类矿床主要有用元素为铁、铀、硼、镁。辽宁翁泉沟铀铁硼矿床就属此类。其选矿方法步骤是:以湿式弱磁选收磁铁矿;以重选回收晶质铀矿,并得到硼镁铁精矿;以水力旋流器分级获得硼精矿,总选别工艺流程如图4。
此外,“八五”期间由东北大学等单位进行的“硼铁资源综合利用——硼铁矿高炉分离生产含硼生铁及富硼渣技术研究”,使高炉铁硼分离,富硼渣活化、提硼,硼、铀分离及铀的治理等重大技术关键已取得了很大进展。
氮化锰铁
2017-06-06 17:50:07
什么是氮化锰铁什么是氮化锰铁?氮化锰铁就是氮化锰铁主要用作炼钢生产中氮的添加剂,能提高钢的强度等机械性能,细化晶粒,稳定奥氏体。 氮化锰铁的用途是氮化锰铁作为氮和锰的合金添加剂主要用于生产用于生产高强度钢、合金钢、不锈钢以及汽车、造船、航空工业材料。 氮化锰铁的主要特点是氮化锰铁主要元素含量高、磷等危害性杂质含量低、加入熔体后氮的利用率高、加入量少。氮能提高钢的强度和塑性,扩大奥氏体区,细化晶粒,改善其加工性能。氮化
金属
锰能代替部分镍从而降低成本。氮化锰铁化学成分 氮化锰铁的技术条件,目前尚无国家标准,生产企业自行制定的标准中化学成分牌号 化学成分/%汉字 代号 Mn N C Si P S不小于 不大于氮锰1 Nmn1 75 4 0.5 3.5 0.3 0.02氮锰2 NMn2 73 4 1.0 3.5 0.3 0.02氮化锰铁中氮、锰的鉴定方法 氮化锰铁中氮可用强碱蒸馏分离-氨磺酸滴定法测定。该方法操作简便,分析结果可靠。氮化锰铁中锰可有电位滴定法、硝酸铵氧化滴定法及高氯酸氧化滴定法测定。影响硅锰合金中锰含量测定的各因素的主次关系是:加热温度>冒烟时间>高氯酸的用量>磷酸的用量.氮化锰铁的制作方法 氮化锰铁有两种制取方法:(1)液态氮化法:它是在密闭的容器中向液态的中、低碳锰铁中鼓入氮气,使合金被气态或固态含氮组分所饱和。所得的氮化锰铁具有密度大、强度高、用于炼钢时氮的利用率高等优点。但由于含氮较低,往往满足不了炼钢的要求。 (2)固态氮化法:它是在密闭的容器中加热处于固态的中、低碳锰铁粉末,并与氮气充分接触渗氮。固态粉末的中、低碳锰铁与氮气或氨气分解出来的氮,互相作用会生成一系列含氮的化合物,且这些氮化物的稳定性随温度的升高而降低直至分解,故此法应控制合适的氮化温度,一股情况下把60目以下的中、低碳锰铁粉末在密闭容器内,在氮气和650℃-1120℃的温度下氮化4h-8h,可得含氮4-6%的氮化锰铁。由干其含氮量随含锰量的增加而增加,随碳化锰含量的减少而增加,故含Mn高的低碳锰铁比含Mn低的中碳锰铁的氮含量略高。所得的氮化铁产品密度小,若将其熔化密度增加,但会使产品含氮量明显降低。现该专业人才比较多集中在钢铁英才网。制取1t氮化锰铁约需1t中、低碳锰铁和1500kwh的电。 更多氮化锰铁信息请详见于上海
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氮化锰铁
2017-06-06 17:50:00
氮化锰铁主要用作炼钢生产中氮的添加剂,能提高钢的强度等机械性能,细化晶粒,稳定奥氏体。氮化锰铁是生产特殊合金钢、不锈钢、耐热钢必不可缺的合金剂, 通常都是以中、低碳锰铁充氮而获得的。氮化锰铁特点:氮化锰铁主元素含量高、磷等危害性杂质含量低、加入熔体后氮的利用率高、加入量少。氮能提高钢的强度和塑性,扩大奥氏体区,细化晶粒,改善其加工性能。氮化金属锰能代替部分镍从而降低成本。氮化锰用途氮化锰铁作为氮和锰的合金添加剂主要用于生产高强度钢、合金钢、不锈钢以及汽车、造船、航空工业材料。氮化锰铁有两种制取方法:(1)液态氮化法:它是在密闭的容器中向液态的中、低碳锰铁中鼓入氮气,使合金被气态或固态含氮组分所饱和。所得的氮化锰铁具有密度大、强度高、用于炼钢时氮的利用率高等优点。但由于含氮较低,往往满足不了炼钢的要求。 (2)固态氮化法:它是在密闭的容器中加热处于固态的中、低碳锰铁粉末,并与氮气充分接触渗氮。固态粉末的中、低碳锰铁与氮气或氨气分解出来的氮,互相作用会生成一系列含氮的化合物,且这些氮化物的稳定性随温度的升高而降低直至分解,故此法应控制合适的氮化温度,一股情况下把60目以下的中、低碳锰铁粉末在密闭容器内,在氮气和650℃-1120℃的温度下氮化4h-8h,可得含氮4-6%的氮化锰铁。由干其含氮量随含锰量的增加而增加,随碳化锰含量的减少而增加,故含Mn高的低碳锰铁比含Mn低的中碳锰铁的氮含量略高。所得的氮化铁产品密度小,若将其熔化密度增加,但会使产品含氮量明显降低。现该专业人才比较多集中在钢铁英才网。制取1t氮化锰铁约需1t中、低碳锰铁和1500kwh的电。
氮化铝价格
2017-06-06 17:50:06
氮化铝
价格
一般在
市场
上均为
市场
价,但一般而言,本身氮化铝就是比较少的,其本身性质不够稳定,所以氮化铝
价格
比较贵的,厂家直接供应的话,一般在164000元/吨左右。接下来简单介绍一下氮化铝。中文名称:氮化铝。分子式:AlN 。分子量:40.99。密度:3.235g/cm3。AlN是原子晶体,属类金刚石氮化物,最高可稳定到2200℃。室温强度高,且强度随温度的升高下降较慢。导热性好,热膨胀系数小,是良好的耐热冲击材料。抗熔融
金属
侵蚀的能力强,是熔铸纯铁、铝或铝合金理想的坩埚材料。氮化铝还是电绝缘体,介电性能良好,用作电器元件也很有希望。砷化镓表面的氮化铝涂层,能保护它在退火时免受离子的注入。氮化铝还是由六方氮化硼转变为立方氮化硼的催化剂。室温下与水缓慢反应.可由铝粉在氨或氮气氛中800~1000℃合成,产物为白色到灰蓝色粉末。或由Al2O3-C-N2体系在1600~1750℃反应合成,产物为灰白色粉末。或氯化铝与氨经气相反应制得.涂层可由AlCl3-NH3体系通过气相沉积法合成。有报告指现今大部分研究都在开发一种以半导体(氮化镓或合金铝氮化镓)为基础且运行於紫外线的发光二极管,而光的波长为250纳米。在2006年5月有报告指一个无效率的二极管可发出波长为210纳米的光波。以真空紫外线反射率量出单一的氮化铝晶体上有6.2eV的能隙。理论上,能隙允许一些波长为大约200纳米的波通过。但在商业上实行时,需克服不少困难。氮化铝应用於光电工程,包括在光学储存介面及电子基质作诱电层,在高的导热性下作晶片载体,以及作军事用途。由于氮化铝压电效应的特性,氮化铝晶体的外延性伸展也用於表面声学波的探测器。而探测器则会放置於矽晶圆上。只有非常少的地方能可靠地制造这些细的薄膜。氮化铝于1877年首次合成。至1980年代,因氮化铝是一种陶瓷绝缘体(聚晶体物料为70-210,而单晶体更可高达275 ,使氮化铝有较高的传热能力,至使氮化铝被大量应用于微电子学。与氧化铍不同的是氮化铝无毒。氮化铝用
金属
处理,能取代矾土及氧化铍用于大量电子仪器。氮化铝可通过氧化铝和碳的还原作用或直接氮化
金属
铝来制备。氮化铝是一种以共价键相连的物质,它有六角晶体结构,与硫化锌、纤维锌矿同形。此结构的空间组为P63mc。要以热压及焊接式才可制造出工业级的物料。物质在惰性的高温环境中非常稳定。在空气中,温度高于700℃时,物质表面会发生氧化作用。在室温下,物质表面仍能探测到5-10纳米厚的氧化物薄膜。直至1370℃,氧化物薄膜仍可保护物质。但当温度高于1370℃时,便会发生大量氧化作用。直至980℃,氮化铝在氢气及二氧化碳中仍相当稳定。矿物酸通过侵袭粒状物质的界限使它慢慢溶解,而强碱则通过侵袭粒状氮化铝使它溶解。物质在水中会慢慢水解。氮化铝可以抵抗大部分融解的盐的侵袭,包括氯化物及冰晶石〔即六氟铝酸钠〕。更多关于氮化铝
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氮化铬铁基础知识介绍
2018-12-07 13:58:01
9月14日消息:氮化铬铁基础知识介绍 一、自然属性:高氮铬铁以块状交货,每块重量不得大于5kg,尺寸小于23cm×11.5cm×6cm的高氮铬铁块数量不得超过总重量的2.5%,高氮铬铁的内部及表面不得带有显著的非金属夹杂物,如需方有特殊要求,可由供需双方另行商定。
二、包装:根据需方要求,可以采用散装、吨袋包装。
三、氮化铬的应用领域
氮化铬广泛用于不锈钢、耐热钢、耐腐蚀钢、合金钢等特种钢冶炼生产,氮扩大奥氏体区的作用是镍的30倍左右,可部分代替贵重金属镍,降低生产成本。氮化铬铁广泛地用于电炉和氧气转炉冶炼含氮钢。氮是奥氏体形成元素,它作为成分加入铬锰和铬锰镍不锈钢来代替短缺的镍。
四、生产工艺设备情况
我国氮化铬铁产品标准规定的含氮量为3.0%~5.0%,用于含氮钢的生产,采用真空电阻炉固态渗氮生产工艺。
氮化铬铁按冶炼方法和碳含量的不同,分为六个牌号,其化学成分应符合表中的规定。
氮化铬铁的牌号及化学成分
五氧化二钒的提取和氮化
2019-03-04 11:11:26
含钒黑色页岩(也称石煤)是我国首要的钒矿资源之一。一般以为,钒档次到达0.7%以上就具有工业挖掘价值。从黑色岩中提取钒的研讨较多,但多选用平窑焙烧、静态浸出、清液离子交换及精钒制取等工艺,生产流程比较简单,出资少,但也存在许多缺乏:(1)有害气体较多,且无序排放不方便会集处理,对环境污染严峻;(2)焙烧转化率仅50%~60%,归纳利用率40%~50%;(3)只能间歇操作,无法完成机械化、接连化及规模化;(4)产品质量不稳定。
依据广西某石煤钒矿勘探成果和选冶实验材料,对钒的赋存状况、浸出、萃取、沉钒等办法进行了较为系统的研讨,取得了较好的实验成果。一起结合当时五氧化二钒报价跌落,进一步用微波加工制备了氮化钒,它与传统的电阻炉加热方法比较,微波加热缩短了反响和冷却时刻,节省了能耗,简化了工艺,下降了本钱。
一、矿石性质与化学成分
石煤矿样经XRF(X荧光)分析,其首要成分列于表1。由表1可以看出,石煤中钒含量为0.703%,相当于含V2O51.27%。为了了解钒在矿样中的赋存状况,进行了钒的价态分析,成果列于表2。从表2可以看出石煤钒矿首要是3价钒,其次是5价钒和4价钒。
表1 石煤矿首要成分XRF分析成果元素VFeMgAlSiPSCaK含量∕%0.7035.8012.4016.01223.1200.3210.7655.9301.752
表2 实验矿样钒价态分析钒价态V3+V4+V5+总钒量钒含量∕%0.580.080.300.96占有率∕%60.428.3331.20100.00
二、五氧化二钒的提取
(一)样品的制备与焙烧
取2kg钒矿石经烘干、破碎、细磨并筛分至悉数经过100目标准筛。焙烧在马弗炉内进行,焙烧温度为850℃左右。考虑了焙烧时刻对矿藏的影响,焙烧成果列于表3。
表3 不同焙烧时刻实验矿样钒价态分析(焙烧温度均为850~900℃)试样称号V3+V4+V5+总钒量焙烧1h钒含量∕%0.0800.550.421.05占有率∕%7.6252.3840.00100.00焙烧2h钒含量∕%0.0700.550.451.07占有率∕%6.5451.4042.06100.00焙烧3h钒含量∕%0.0500.520.471.04占有率∕%4.8150.0045.19100.00
表3成果标明,跟着时刻的延伸,3价钒逐步变为4价或5价,如焙烧3h,4价的钒占有率到达50%,而5价钒到达40%,这对后续浸出是有利的。但许多研讨者发现,焙烧时刻超越3h后,云母类矿藏的结构逐步被损坏,硅铝酸盐、碱金属盐、二氧化硅构成低共熔玻璃相结构,反而不利于后边的浸出。
(二)浸出
含钒石煤矿焙烧后进行H2SO4浸出。该实验进行了浸出温度、浸出时刻、酸浓度、氧化剂类型及浓度、助浸剂类型及浓度以及与酸的配比等实验。成果标明,在温度、时刻一守时,仅靠加酸,浸出率最高只也有60%,氧化剂的参加,可将浸出率进步到70%。参加复合助浸剂能使浸出率到达80%以上。实验标明,影响浸出率的关键是损坏云母的结构。得到的最佳浸出条件是:硫酸浓度≥30%,固液比为1∶1,浸出温度80~90℃,浸出时刻12h,复合助浸剂浓度10%~15%。在此条件下,钒的浸出率到达83%。
(三)萃取和反萃
1、萃取实验
溶剂萃取具有别离作用好、选择性强、回收率高、本钱低、易于接连操作和完成自动化、节省水资源等长处,近半个世纪来在冶金和石油化工等范畴已得到广泛应用。实验选用P2O4+TBP+火油的萃取系统富集纯化V2O5浸出液。用2 NH2SO4作为反萃剂。
萃取的条件是pH=2~2.5(用铁粉复原,NH3调理pH),O/A=1,混合时刻10min。料液钒浓度为3.31g/L。
选用六级逆流萃取。实验成果标明:六级逆流萃取实验的萃余水相中V2O5浓度为0.15g/L,萃取率为95.47%。
2、反萃实验
对钒浓度为4.043g/L的负载有机相溶液进行反萃。反萃操作条件是:反萃剂:2N H2SO4;反萃级数:5级;比较O/A=10/1;温度:室温;混合时刻:7min。实验成果标明:经五级反萃后贫有机相中V2O5浓度为0.036g/L,反萃率为99.11%。
(四)沉钒
将反萃液加热到60℃,参加必定量的NaClO3,拌和30min,溶液由蓝色当即转变为浓黄色,再用将pH值调至2左右,在95℃下,拌和3h后将溶液过滤,所得滤饼枯燥后在550℃下,于马弗炉内煅烧3h,得到黄色V2O5。实验成果标明,沉钒率为99.39%。五氧化二钒产品质量分析成果列于表4,已达国家GB3283-87化工和冶金一级标准。
表4 五氧化二钒产品质量分析组成V2O5Na2OCl-FeSiPbPSAs含量∕%99.3%<0.3<0.050.020.036<0.01<0.0150.021<0.01
三、五氧化二钒的氮化
将上述五氧化二钒和碳按必定份额均匀混合,参加30mL含4%聚乙烯醇的水溶液,然后用金属液压机限制成圆柱型,压强为20MPa。将限制好的样品放入微波高温炉中,抽真空至20Pa,通入氮气并坚持炉内微正压后,中止通氮气。复原温度到达933K,时刻为60min后,进步微波功率,当温度到达1273K时,通入氮气,氮化一守时刻后,冷却至温度为373K以下出炉。在此过程中,探讨了混合物的配碳比、氮化温度、氮化时刻、氮气的流量等要素对产品氮含量的影响,成果如图1~图4所示。图1 碳配比对产品氮含量的影响
图2 氮化温度对产品氮含量的影响图3 氮化时刻对产品氮含量的影响图4 氮气流量对产品氮含量的影响
成果标明:配碳比为35%,混合物压型的压强为20MPa,复原最高温度为933K,复原时刻为60min,氮化温度为1723K,氮化时刻为120min,氮气流量为2L/min。产品经过XRD分析为纯相氮化钒,如图5所示。其间的氮含量为12.6%,钒含量79.2%,碳含量4.6%,体积密度为4.5g/cm3。产品可以契合V-N12A钒氮合金国家标准。图5 产品XRD
四、定论
(一)选用氧化焙烧→硫酸浸出→溶剂萃取→铵盐沉钒→枯燥煅烧工艺从石煤中提钒取得了满足的成果。V2O5浸出率>80%,萃取率>95%,反萃率>99%,取得V2O5产品的纯度为99.3%,契合国家GB3283-87化工和冶金一级标准。可是,该工艺也存在酸耗较高、杂质较多等缺陷,往后应该在下降酸耗,操控杂质方面进行更深化的作业。
(二)一起,为了进一步进步产品性价比,把上述提取的五氧化二钒与碳在微波炉中经烧结氮化,调查了一些反响要素,产品成果经过XRD分析为纯相氮化钒。其间的氮含量为12.6%,钒含量79.2%,碳含量4.6%,体积密度为4.5g/cm3。产品可以契合V-N12A钒氮合金国家标准。
钢的氮化及碳氮共渗
2019-03-12 11:03:26
钢的氮化及碳氮共渗 钢的氮化(气体氮化)概念:氮化是向钢的表面层进入氮原子的进程,其意图是进步表面硬度和耐磨性,以及进步疲劳强度和抗腐蚀性。它是使用气在加热时分解出活性氮原子,被钢吸收后在其表面构成氮化层,一起向心部分散。氮化一般使用专门设备或井式渗碳炉来进行。适用于各种高速传动精细齿轮、机床主轴(如镗杆、磨床主轴),高速柴油机曲轴、阀门等。氮化工件工艺道路:铸造-退火-粗加工-调质-精加工-除应力-粗磨-氮化-精磨或研磨。因为氮化层薄,而且较脆,因而要求有较高强度的心部安排,所以要先进行调质热处理,取得回火索氏体,进步心部机械性能和氮化层质量。钢在氮化后,不再需求进行淬火便具有很高的表面硬度大于HV850)及耐磨性。氮化处理温度低,变形很小,它与渗碳、感应表面淬火比较,变形小得多钢的碳氮共渗:碳氮共渗是向钢的表层一起进入碳和氮的进程,习惯上碳氮共渗又称作化。现在以中温气体碳氮共渗和低温气体碳氮共渗(即气体软氮化)使用较是广。中温气体碳氮共渗的首要意图是进步钢的硬度,耐磨性和疲劳强度,低温气体碳氮共渗以渗氮为主,其首要意图是进步钢的耐磨性和抗咬合性。
快速冷却加热器选择氮化铝
2018-12-27 14:45:26
半导体制造商一直在寻找环氧树脂和共晶焊锡材料芯片在键合和集成电路应用中迅速冷却方法。最常见的方法是加热,气温上升激活环氧或熔体共晶材料,包装必须冷却以使粘合剂在从设备上被取出之前提供足够的力量。这种方法要花很多时间。随时可从加热和冷却步骤中剃光,使半导体制造商可以增加其产量。 最近加热器技术的发展允许使用氮化铝(氮化铝),为结构矩阵的取暖炉供暖包装半导体芯片键合,超过了其他材料,减少加热时间。工程师已研制出一种氮化铝矩阵加热器,设计与集成的热发电电阻器电路,使线索电力将直接连到氮化铝矩阵。热电偶集成了以AlN 矩阵包括第三套的附件导致矩阵。这种配置创造了迅速发生的热, 然而, AlN 陶瓷需要迅速冷却以使半导体包装被移动。 工程师也试验了其他几种可能的代替方法,譬如液体水或油冷却, 热电元素, 和吸热器,可以迅速冷却。对这些选择的成本效益分析表明, 压力空气冷却会是一个好的, 低廉的, 和方便选择的AlN 热化技术,可以推广应用。
利用硼泥制备氢氧化镁
2019-02-18 15:19:33
硼泥是、硼砂出产过程中构成的固体废弃物。硼泥中含有氧化镁、氧化钙、等碱性物质,对环境造成了极大污染。截止到2006年仅辽宁省内的硼泥就已达1700万t,并正以每年130万t的速度添加。
现在,国内外对硼泥归纳利用的研讨有诸多方面,已取得了许多科研成果,但硼泥污染的现象依然存在,这首要是因为各类硼泥归纳利用技术落后,工业化程度较低。硼泥中含有镁等有价元素,极具开发利用价值。因而,开发利用这种二次资源,出产氢氧化镁,对进步经济效益、削减环境污染、促进资源再生都有重要意义。氢氧化镁作为典型的无卤阻燃剂,具有阻燃、消烟、阻滴、高热稳定性、高效的促基材成碳效果和强除酸才能等特性。
现在,出产氢氧化镁的首要办法有:合成法、白云石的挑选煅烧法和电解卤水法。合成法需以含有氯化镁的卤水为质料,白云石的挑选煅烧法和电解卤水法的能耗皆较高。本文选用高温下煅烧工业浓硫酸与硼泥混合物的办法收回氢氧化镁,此办法能耗低且易于完成工业化,不只能够处理硼泥对环境的污染问题,也为氢氧化镁的出产拓荒了一条新途径。
一、试验
(一)试验质料
硼泥取自辽宁省某地,首要化学组成见表1。硫酸为工业级,浓度98%,、及其它检测所用药品均为分析纯,试验用水为二次蒸馏水。
表1 硼泥的成分(质量分数)/%MgOCO2SiO2Fe2O3Al2O3CaOMnO其它39.030.219.74.562.991.840.0821.628
(二)试验内容
将硼泥与工业硫酸的混合泥浆在高温炉中煅烧必定时刻,取出后加水溶解、加热、过滤,得到母液。用0.01mol/L的EDTA滴定Mg2+,核算浸出率。重复加热、过滤母液至用(NH4)2C2O4溶液体会不到Ca2+。向滤液中参加将溶液中的Fe2+、Mn2+氧化成高价的Fe3+、Mn4+有利于完全除杂,加至用K3[Fe(CN)6]溶液查验不到Fe2+,用硝酸和NaBiO3查验不到Mn2+。在必定温度下加10%NaOH溶液将母液调理至pH=9.0,过滤,除掉杂质,得到镁精液。再向镁精液中参加5mol/L的NaOH溶液调理,pH=12.0,过滤、洗刷,然后将产品恒温烘干,得到氢氧化镁产品。产品的检测按标准HG/T3607—2000履行。
(三)工艺流程
工艺流程见图1。图1 硼泥制备氢氧化镁工艺流程
二、成果与评论
(一)煅烧温度对镁浸出率的影响
在煅烧时刻为1h,硫酸与硼泥液固比为1∶1的条件下,调查不同煅烧温度下镁的浸出率,试验成果如图2所示。由图2可知,在烧烧温度为300℃时,镁的浸出率最高,尔后跟着煅烧温度的升高镁的浸出率反而快速下降。这是因为浓硫酸在350℃时开端发作分化反响,温度过高时,生成的SO3烟气和氧气会快速逸出,使反响不能充沛进行,故镁的浸出率下降。一起高温效果黏结生成不溶于水的硅酸盐类也会使得镁的浸出率下降。图2 煅烧温度对镁浸出率的影响
(二)煅烧时刻对镁浸出率的影响
在硫酸与硼泥液固比为1∶1、煅烧温度为300℃条件下,别离调查不同煅烧时刻下镁的浸出率,试验成果如图3所示。由图3可知,跟着煅烧时刻添加,镁的浸出率逐步增大。反响时刻为2h时硫酸与硼泥的反响根本完毕,此刻镁的浸出率到达最大。图3 煅烧时刻对镁浸出率的影响
(三)硫酸与硼泥份额对镁浸出率的影响
在煅烧时刻为1h,煅烧温度为300℃条件下,调查不同液固比时镁的浸出率,试验成果如图4所示。由图4可知,跟着硫酸与硼泥液固比的增大,硫酸过量增多,硼泥能充沛与硫酸反响,镁浸出率趋于增大,但耗酸量增大。若硫酸与硼泥的份额太小,则硼泥中的矿藏不能与硫酸充沛反响,导致镁的浸出率不高。依据试验成果,硫酸与硼泥的液固比以2∶1为宜。图4 硫酸与硼泥份额对镁浸出率的影响
(四)归纳条件试验
依据试验成果及归纳考虑能耗、药品用量和硫酸分化温度对浸出率的影响,断定工艺条件为:煅烧温度为300℃、煅烧时刻为2h、硫酸与硼泥的液固比为2∶1,在此工艺条件下镁的浸出率为88%。将此条件下所制样品按1.2所述办法制备氢氧化镁,经测定镁精液中镁的收回率为91.17%。因而,硼泥中镁的归纳收回率可达80%左右。
(五)氢氧化镁的检测与分析
1、氢氧化镁的XRD分析 选用X射线衍射仪分析了产品物相组成,其成果见图5。由图5可知,该产品的峰方位和强度均与JDPDS卡上标准Mg(OH)2的衍射峰数据完全一致,且峰值规整,无杂峰出现,可知粉体为Mg(OH)2。图5 Mg(OH)2样品XRD图
2、氢氧化镁的检测 对氢氧化镁产品进行成分分析,检测成果如表2所示。
表2 氢氧化镁成分(质量分数)/%Mg(OH)2FeAlCaOMn99.540.0190.0150.4300.008
由表2可知,氢氧化镁的纯度为99.54%,换算成氧化镁纯度为68.64%,高于标准HG/T3607—2000的规则,其他杂质的含量也契合此标准。
3、氢氧化镁的SEM分析 用SEM对氢氧化镁粉末的表面描摹微观结构进行分析,其成果见图6。由图6能够看出,未烘干的Mg(OH)2颗粒出现聚会状况,晶体微粒十分小,颗粒直径不到1μm。将样品烘干后Mg(OH)2晶体微粒逐步长大,颗粒呈不规则球状,颗粒直径大约70~90μm。图6 氢氧化镁SEM相片
(a)未烘干;(b)烘干后
三、定论
(一)依据单要素条件试验断定高温煅烧工业硫酸与硼泥混合物的工艺条件为:煅烧温度为300℃、煅烧时刻为2h、硫酸与硼泥的份额为2∶1。此刻镁的浸出率为88%。
(二)以为沉积剂制备氢氧化镁可使镁精液中镁的收回率到达91.17%,硼泥中镁的归纳收回率可达80%。经XRD检测断定沉积产品为氢氧化镁,产品质量契合标准HG/T3607—2000。
(三)由SEM检测能够看出,未烘干的Mg(OH)2晶体微粒十分小,颗粒直径不到1μm。氢氧化镁经烘干后晶粒长大,颗粒呈不规则球状,颗粒直径大约70~90μm。
纳米级氮化铝粉体研发成功
2019-01-09 16:22:16
纳米级氮化铝粉体研发成功
合肥开尔纳米技术发展有限责任公司日前在世界上率先研制成功纳米级氮化铝粉体产品。这项新成果将推动我国材料领域的多项技术升级,为航空航天、军工、电子信息等高科技及一般工业领域提供材料保障。目前该产品已经取得每小时5千克的生产能力,并可以实现连续生产。
据介绍,该产品除了具备一般纳米级粉体材料的普遍特性外,还具有优良的介电性能、低热膨胀系数,化学稳定性好。该产品的开发成功解决了材料领域绝缘性能与导热性的传统矛盾,特别是既有良好的绝缘性能又有良好的导热性,可以解决材料实际应用中的许多问题。同时,等离子弧气相合成方法产量大、成本低,价格为国外的1/5~1/4,市场竞争力强。
纳米氮化铝陶瓷粉体材料主要用于制造高性能的结构器件如光学器件、电子器件等航天航空及军工器件,在工业用陶瓷、金属、石墨制品中加入纳米氮化铝陶瓷粉体材料可获得理想的应用性能,利用纳米陶瓷粉体材料对部分高分子材料进行改性,可使材料满足民用产品的不同需要,如家用电器产品,陶瓷制品等。在高科技领域竞争越来越激烈,技术不断提升的今天,该产品具有较好的市场前景。
中山科学研究院开发晶圆级氮化铝LED技术
2019-01-11 15:44:08
采钰科技与中山科学研究院第四研究所在台湾“经济部”技术处科专计划支援下,共同合作开发晶圆级氮化铝LED技术,其20W超高功率VISES系列LED氮化铝封装灯珠产品,已于11月成功通过美国EnergyStar能源之流明维持率(LM-80)的品质验证要求。 在政府绿能科技发展政策下,台湾经济部技术处规划能源领域产业技术发展,其中,中科院借由科专计划,开发高导热晶圆级氮化铝技术,由于氮化铝具备高热传导性、高绝缘、高崩溃电压与高电子移动速率等特性,较佳电子元件绝缘散热基板。 看好氮化铝基板之应用前景,采钰科技与中科院携手合作开发晶圆级氮化铝LED技术,此技术整合采钰科技晶圆级封装制程技术,以及中科院的晶圆级氮化铝封装基板技术,并将技术导入产品开发及量产。 采钰科技采用氮化铝晶圆级LED封装技术,此技术优势在于产品开发上可导入8吋半导体制程,为台湾晶圆代工厂所汰换设备开高度产业价值,并有效降低制程成本,依据量产初步评估,其成本较一般传统封装低,且良率更高。 经产品测试,氮化铝封装LED产品VISES909020W在85℃测试温度下,经验证机构6,000小时点亮实验,产品流明维持率平均在95%以上,测试资料高于LM-80规范在室内住宅91.8%流明维持率之标准,同时也高于户外住宅及商用94.1%流明维持率之要求,显示经济部科专计划所投入发展之氮化铝技术,在超高功率LED极佳的性能表现以达世界水准,导入高功率封装元件应用,节能效果将较一般LED更佳,对于台湾LED灯具厂商通过LM-80测试的LED灯珠及高品质产品量产上市,提供一大保障,并有助于协助其快速切入全球照明市场。 此外,采钰科技亦将开发车用、安防监视(IR)及洁净科技(UV)LED应用,以满足客户多元的需求。该公司在与中科院持续努力合作下,将成为LED灯具厂商进军全球LED照明市场的主力后盾。
超硬刀具被认为是目前提高生产率较有希望的刀具
2019-01-09 11:26:44
随着精密机械和难加工材料逐渐增多,使超硬刀具的应用逐渐广泛。超硬刀具具备较高的切削特性,较长的使用寿命和良好的工件质量等特点。较早开始只要用于激光加工工序,不过随着近年来科研人员的不断研究,改进了人造超硬刀具的生产工艺,控制了原料纯度和晶粒尺寸,采用了符合材料和热压工艺等,使超硬刀具逐渐的应用到半精加工和粗加工工序中,被国际公认为是当代提高生产率较有希望的刀具材料之一。 超硬刀具分为金刚石刀具和立方氮化硼刀具,由于天然金刚石价格较贵,所以加工中使用的金刚石刀具大多属于人造聚晶金刚石(PCD),聚晶立方氮化硼(PCBN),以及它们的复合材料。 较早是在50年代,美国就利用人造金刚石微粉和人造CBN微粉在高温、高压、触媒和结合剂的作用下烧结成尺寸较大的聚晶块作为刀具材料。我国超硬刀具的研究与应用开始于70年代,并于1970年在贵阳建造了我国靠前座超硬材料及制品的专业生产厂——第六砂轮厂。到1997年我国人造金刚石年产量就已达到5亿克拉左右,CBN年产量达800万克拉,跃居世界上超硬材料生产大国之首。 金刚石具有极高的硬度和耐磨性,是刀具材料中较硬的材料,并且与非铁金属无亲和力,切屑已流出,热导率高,切削时不易产生积屑瘤,加工表面质量好。可有效加工非铁材料金属和非金属材料,如铜,铝等有色金属及其合金,陶瓷,塑料,橡胶等。 那肯定有人问金刚石和立方氮化硼性能几乎相当,会不会造成冲突?回答是不会的,因为金刚石虽然硬度高,耐磨性好,但韧性差,热稳定性差,温度达到700℃-800℃时容易碳化,不适合加工钢铁材料(黑色金属材料)。而立方氮化硼恰恰相反,它硬度仅此与金刚石,但热稳定性好,可在高温状态下正常加工(1250℃-1350℃),对铁族元素化学惰性大,抗粘结能力强。比较适合加工各种高硬度钢铁材料,如淬火钢齿轮,轴承,铸铁轧辊,泵等难加工材料。 利用超硬刀具加工钢铁材料,有色金属材料等零部件,其切削速度高出硬质合金刀具一个数量级,而且刀具寿命是硬质合金刀具的几十倍。同时采用超硬刀具可以车代磨,或以铣代磨,可粗、精加工通用一把刀,一次工序就可加工完成,缩短工艺流程,提高生产效率。 如华菱超硬作为专业研发超硬立方氮化硼刀具的厂家,有自己的科研人员和技术团队,通过不断的研究和实践,为黑色金属领域提供高效高质量刀具产品。目前广泛应用于市场的整体聚晶刀具材质有BN-K1牌号(高硬度铸铁领域),BN-S20牌号(高硬度铸钢和高硬度热处理钢领域),BN-S30牌号(灰铸铁领域)。此三种牌号其原料纯度和晶粒尺寸不同,加工领域也不同。但在各自领域都有极高的知名度。不仅可以高效加工工件,而且刀具寿命较高,是高硬度难加工材料和要求高速切削的理想刀具,是机械制造业的得力助手。 超硬刀具作为一种先进刀具,在市场上有着很好的应用前景。金刚石刀具和立方氮化硼刀具在一定程度上相互互补,有效的解决难加工材料。并且随着现代技术的不断发展和新型难加工材料的增多,必将促进超硬刀具进一步发展。
提高铝制模具的寿命
2019-01-14 13:50:28
铝制模具是模具行业人士人非常关心的一个热门话题,用铝材作为一种较高成本效益的方法来生产模具具有很多优势,可以进一步提高企业的竞争力。由于优势非常明显,因而模具制造的周期缩短,从而降低了生产成本,再加上这种模具具有更好的导热性,这就意味着生产周期可大大缩短。总之,探讨有关电镀铝制模具的问题,对于考虑使用这类模具的人们而言是很合时宜的。 历史和应用 将铝制模具应用于注塑工艺并不完全是一个新的概念。较初,原型模具普遍采用铝材制造,而且汽车工业应用这类模具已经有很多年的历史了,现已逐渐的在汽车行业以外的企业中流行起来。 越来越多的客户提出了这样一个问题:如何延长这些模具的使用寿命,以使其能够适用于有限的生产?随着这种趋势的发展,客户们开始探讨将铝制模具作为真正的生产工具,甚至还提出了更多的问题,例如: (1)模具可能需要电镀的较终表面光洁度应达到什么水平才能更好地使零件脱模? (2)它是否要求达到类似于纸质的表面光洁度还是钻石般的表面光洁度?它是否需要采用喷丸抛光处理? (3)需要达到什么样的要求才能防止其腐蚀和磨损? 在加工处理模具前,所有这些问题都应该得到很好的解答。 由于新技术和铝制模板的开发,特别是为了注塑模的设计,铝制模具也越来越普遍地用于吹塑模、R.I.M.模、橡胶模、结构发泡模及R.T.M.模等领域。尽管它可能不适合于所有应用领域,但事实上,其使用变得越来越普遍。 延长使用寿命 每个人都希望能够延长模具的生产使用寿命,例如采用传统的工具钢制造模具,其表面采用硬质铬或镍金属电镀,或采用更为专业化的工程涂料,这样做可以防止其表面磨损或腐蚀,促使其更好的脱模。此后,为了寻求同样的目标,开始采用铝制模具,并找到了切合实际的解决办法。 光泽度水平 为了能够注塑成型生产出装饰性较好的零件,除了延长模具的使用寿命之外,制造商还希望铝制模具的表面能够保持一定程度的光泽度,因此建议采用非电镀的镍喷涂工艺,因为这种方法有助于延长模具表面光洁度的寿命,使其生产装饰性零件相对比较容易。 由于铝材的质地较软,如果不采用表面涂层,就容易被塑料磨损,加速其损坏程度,从而改变注塑成型件的光泽度。非电镀镍涂层可使模具表面增加50RC,使其足以保护和延长模具表面的光泽度和结构。 表面光洁度 更有利的是,非电镀镍涂层可以比铝材本身获得更好的表面光洁度质量,但必须指出的是,在模具可以电镀前,首先需要进行一些表面处理。例如,为了使其能够达到透镜级的质量水平,建议首先将铝制模具的表面加工到SPIA-3级光洁度水平,然后在其进一步抛光前,再应用0.0003~0.0005的高磷非电镀镍涂层,使其达到钻石级质量的光洁度水平。 从另一方面来说,这种工艺节约了大量的时间和成本费用。在通常情况下,铝材也会带来各种不同的缺陷,但凭肉眼往往是看不见的,只有在注塑成型的零件上才能很清楚地看到,这必将导致材料的浪费,以及返回试验台重新试验的时间,以分析和纠正所产生的问题。非电镀镍涂层将有助于在模具投产前消除这些缺陷,或将这些缺陷降到较低。 由于非电镀镍涂层均匀地沉积在模具所有的表面上,因此它将全面地覆盖整个零件,包括所有的螺纹孔和销钉孔等,这实际上提高了铝制模具的结构完整性。另外一个优势是,非电镀镍涂层的应用将不会影响铝材的特性,因为它是在180℃的低温条件下应用。 Aluminum Injection Mold公司的总裁David Bank先生是铝制模具的倡导者之一,他喜欢在铝模上使用氮化硼镍涂层。“我使用氮化硼镍涂层有两个原因:其一,当制造的模具用于加工较低百分比的玻璃填充材料时,能够达到耐磨的目的;其二,当制造的模具用于加工PVC一类的材料时,可起到防腐的作用。”Bank先生说,“在这两种情况下,使用几种带有涂层的模具能够获得巨大的成功。氮化硼镍涂层应用的效果很好,与铝材有很好的亲和力,但在必要时可以剥离。无论您选用的涂层是出于什么样的理由,总之选用氮化硼镍涂层是一个非常可靠的策略。” 防腐保护和水线 如果腐蚀是一个令人关心的问题,那么采用镍-聚四氟乙烯涂料、氮化硼镍涂层和非电镀镍涂层将能够起到较好的防腐作用。使用了上述各类工程涂层中的任何一种涂层后,模具在停产不用期间,再也没有必要往模具上喷涂其他的保护层和防腐层。 水线也可从铝制模具的非电镀镍涂层中获益。如果使用就没有必要担心有关水线的收缩或白色类似于鳞状的涂层了,它可以降低加工周期,因为电镀材料实际上可以消除这些问题。因此,在应用前只要将插头未从模具中拔出,那么当整个模具被喷涂以后,水线也就会被喷涂层所覆盖。 在50RC时,直接喷涂的非电镀镍涂层能够起到一般性的防磨损保护作用,不过可以通过PVC气体获得较佳的保护;镍-聚四氟乙烯涂层在50RC时,对防护磨损具有中等保护作用,并且可以提高润滑性,以及起到良好的防腐作用;而氮化硼镍涂层在54RC时,具有极好的耐磨保护性,而且还具有良好的脱模性能和防腐保护作用。 还应当指出的是,铝材有不同的等级,需要采用不同的处理方法,以保证其对任何电镀材料都有适当附着力。因此,了解您的基材总是非常有益的,或是找到一个具有一定装备的电镀经销商为您提供分析。这样可以保证使您在滑板、模具闭合、分型线和其他模具元件上达到较好的附着力。 毫无疑问,长期用于注塑成型生产的铝制模具的使用趋势将会持续下去,而且无疑也将会开发出一系列更新颖的铝合金材料,以适应和满足不同模具的生产和应用需求。无论遵循这条原则会出现什么样的情况,但总是有一种工程涂层可以用来提高产品的质量和延长模具的使用寿命,这是非常简单的事情,提供电镀服务的经销商有很多经验和资源可以帮助人们去实现这个愿望。
羰基镍粉
2017-06-06 17:49:58
羰基镍粉其独特的晶形结构和高纯度的颗粒能成为与其它金属混合的理想材料,它树枝状的表面使其能与大颗粒紧密结合,在粉末烧结前形成稳固而均匀的分布,在随后的烧结过程中能和其它粉末渗滤均匀,最后能形成具有平衡冶金结构的精密部件,其性能大大优于普通镍粉。因此,羰基镍粉广泛应用于镍-镉、镍-氢电池,过滤器、军工、高密度和高熔点材料的粘结剂、粉末冶金添加剂、精密合金、特种钢、不锈钢焊条、石化用催化剂和新型化合物、电子显象管用吸气剂、高频或超高频磁性材料等。镍镉、镍氢电池正极材料大量采用羰基镍粉,所以电池行业的镍粉需求量很大。据了解,采用烧结式正极的Ni/MH和Ni/Cd电池中需要相当数量的羰基镍粉,镀镍钢带;同时,极耳一般都是纯镍制造,而金属壳体则为镀镍钢。羰基镍粉在我国最初主要应用于制造核工业用微孔滤芯,随着技术的发展,其应用领域也日益扩大,在电子、电池、原子能、粉末冶金等领域均有相当数量的应用,近十年消费量最大的应用领域是电源工业。在不同工艺制度下利用羰基气相进行多分散性材料包镍的工艺过程可以得到多种不同类型的优质粉状合成物。如包覆粉,即双组份多相结构材料:核 — 涂料,例如铝 — 镍、石墨 — 镍、氧化锆 — 镍、金刚石 — 镍;聚合物,它是通过羰基镍连接的由材料—基体细小微粒组成的聚合物 — 象氮化硼 — 镍、氧化铁 — 镍;胶囊粉,其内部包有自身物理工艺特性不同的物料颗粒,象镍 — 固体合金— 固体润滑脂,镍 — 铝 — 氧化钨,等。复合粉料,采用羰基镍气相沉积法进行的复合粉料研制、开发与生产促进了保护层(包括耐热、耐磨、减磨、隔热等保护层)气热喷涂过程的发展,也必然促进了具有一定综合特性的特殊粉末应用于该过程中。复合粉料不仅局限于在气热喷涂过程中使用。固体材料羰基镍包覆粉(包括金刚石和立方体氮化硼)用于制造切削工具和磨具。目前,俄罗斯开发出的许多材料在电子真空工业中已进行了工业试验。得到的优质复合粉料与生产复合料羰基工艺的优越性(过程的温度低、速度快、能全部实现自动化、无废料以及没有辅助作业)使得该工艺过程成为最有前途的方法之一。羰基镍粉、镍含量≥ 99.7(%)微米 产地:加拿大、分子式:Ni性状:呈灰黑色珠链状、它有特殊的三维链状超精细颗粒网络、性能偏差的非常细微。用途:用于金刚石具、制品、硬质合金、粉末冶金、电池、电工电子、磁性材料、导电材料等。技术标准:化学成份及物理性能。
铝活塞加工刀具材料的合理选用
2019-01-15 09:49:23
刀具材料性能的优劣是影响加工表面质量、切削加工效率、刀具寿命的基本因素。切削加工时,直接担负切削工作的是刀具的切削部分。刀具切削性能的好坏大多取决于构成刀具切削部分的材料、切削部分的几何参数及刀具结构的选择和设计是否合理。切削加工生产率和刀具耐用度的高低、刀具消耗和加工成本的多少、加工精度和表面质量的优劣等等,在很大程度上都取决于刀具材料的合理选择。正确选择刀具材料是设计和选用刀具的重要内容之一。 每一品种刀具材料都有其特定的加工范围,只能适用于一定的工件材料和切削速度范围。不同的刀具材料和同种刀具加工不同的工件材料时刀具寿命往往存在很大的差别,例如:加工铝活塞时,金刚石刀具的寿命是YG类硬质合金刀具寿命的几倍到几十倍;YG类硬质合金刀具加工含硅量高、中、低的铝合金时其寿命也有很大的差别。所以,合理选用刀具是成功进行切削加工的关键。每一种刀具材料都有其较佳的加工对象,即存在切削刀具与加工对象的合理匹配问题。
1 刀具材料应具备的性能 1.1 高的硬度和耐磨性 硬度是刀具材料应具备的基本特性。刀具要从工件上切下切屑,其硬度必须比工件材料的硬度大。切削金属所用刀具的切削刃硬度,一般都在60HRC以上。耐磨性是材料抵抗磨损的能力。一般来说,刀具材料的硬度越高,其耐磨性就越好。组织中的硬质点(碳化物、氮化物等)的硬度越高,数量越多,颗粒越小,分布越均匀,则耐磨性越好。耐磨性还与材料的化学成分、强度、显微组织及摩擦区的温度有关。可用公式表示材料的耐磨性WR:WR=KIC0.5E-0.8H1.43式中:H——材料硬度(GPa)。硬度愈高,耐磨性愈好。 KIC——材料的断裂韧性(MPa·m½)。KIC愈大,则材料受应力引起的断裂愈小,耐磨性愈好。 E——材料的弹性模量(GPa)。E很小时,由于磨粒引起的显微应变,有助于产生较低的应力,耐磨性提高。 1.2 足够的强度和韧性 要使刀具在承受很大压力,以及在切削过程经常出现的冲击和振动条件下工作,而不产生崩刃和折断,刀具材料就必须具有足够的强度和韧性。 1.3 高的耐热性(热稳定性) 耐热性是衡量刀具材料切削性能的主要标志。它是指刀具材料在高温条件下保持一定的硬度、耐磨性、强度和韧性的性能。 刀具材料还应具有在高温下抗氧化的能力以及良好的抗粘结和抗扩散的能力,即刀具材料应具有良好的化学稳定性。1.4 良好的热物理性能和耐热冲击性能 刀具材料的导热性愈好,切削热愈容易从切削区散走,有利于降低切削温度。 刀具在断续切削或使用切削液时,常常受到很大的热冲击(温度变化剧烈),因而刀具内部会产生裂纹而导致断裂。刀具材料抵抗热冲击的能力可用耐热冲击系数R表示,R的定义是为: R=λσb(1-µ)/Eα 式中:λ——导热系数; σb——抗拉强度; µ——泊松比; E——弹性模量; α——热膨胀系数。 导热系数大,使热量容易散走,降低刀具表面的温度梯度;热膨胀系数小,可减少热变形;弹性模量小,可以降低因热变形而产生的交变应力的幅度;有利于材料耐热冲击性能的提高。 耐热冲击性能好的刀具材料,在切削加工时可以使用切削液。 1.5 良好的工艺性能 为了便于刀具的制造,要求刀具材料具有良好的工艺性能,如锻造性能、热处理性能、高温塑性变形性能、磨削加工性能等。 1.6 经济性 经济性是刀具材料的重要指标之一,优质刀具材料虽然单件刀具成本很高,但因其使用寿命长,分摊到每个零件的成本则不一定很高。因此在选用刀具材料时要综合考虑其经济效果。 2 刀具材料
2.1 高速钢 高速钢是一种加入了较多的钨、钼、铬、钒等合金元素的高合金工具钢。高速钢具有较高的强度和韧性,并且具有一定的硬度和耐磨性。适合各类刀具的要求。高速钢刀具制造工艺简单,容易磨成锋利切削刃,因此尽管各种新型刀具材料不断出现,高速钢刀具在金属切削中仍占较大的比例。可以加工有色金属和高温合金。由于高速钢具有以上性能,活塞加工中的铣浇冒口、铣横槽及铣膨胀槽用铣刀、钻油孔用钻头等刀具都为高速钢材料。 2.2 硬质合金 硬质合金是由难熔金属碳化物(如WC、TiC、TaC、NbC等)和金属粘结剂(如Co、Ni等)粉末经粉末冶金的方法制成。 由于硬质合金中都含有大量的金属碳化物,这些碳化物都有熔点高、硬度高、化学稳定好、热稳定性好等特点,因此,硬质合金材料的硬度、耐磨性、耐热性都很高。常用硬质合金的硬度为89~93HRA,比高速钢的硬度(83~86.6HRA)高,在800~1000℃时尚能进行切削。在540℃时,硬质合金的硬度为82~87HRA,在760℃时,硬度仍能保持77~85HRA。因此,硬质合金的切削性能比高速钢高得多,刀具耐用度可提高几倍到几十倍,在耐用度相同时,切削速度可提高4~10倍。 目前我公司使用的硬质合金刀具主要是YG类(WC-TiC-Co)中的YG6和YGX。YT类(WC-TiC-Co)中的YT15等硬质合金用于活塞粗加工、半精加工和部分精加工工序。 2.3 金刚石 金刚石是目前已知矿物材料中硬度较高、热传导性较好的物质,与各种金属、非金属材料配对摩擦的磨损量仅为硬质合金的1/50~1/800,是制作切削刀具较理想的材料。然而,天然单晶金刚石仅用于制作首饰及某些有色金属的超精密加工。刀具用人造大颗粒单晶金刚石尽管目前De Beers公司、住友电工等均已工业化生产,但还没有进入大量应用阶段。 金刚石刀具的切削刃非常锋利(这对切下极小断面的切屑是很重要的),刃部粗糙度很小,摩擦系数又低,切削时不易产生积屑瘤,加工表面质量高。加工有色金属时,表面粗糙度可达到Ra0.012µm,加工精度可达到IT5级以上。 金刚石刀具有三种:天然单晶金刚石刀具、整体人造聚晶金刚石刀具、金刚石复合刀具。天然金刚石刀具由于成本较高等原因,在实际生产中应用较少。人造金刚石是通过合金触媒的作用,在高温高压下由石墨转化而成。金刚石复合刀片是在硬质合金基体上经过高温、高压等先进工艺烧结一层约0.5~1µm厚的金刚石,这种材料是以硬质合金做基体,其机械性能、热传导性和膨胀系数都近似于硬质合金,基体上的人造多晶金刚石磨料中的金刚石晶体呈不规则排列,其硬度和耐磨性在各个方向都是均匀的。 聚晶金刚石(简称PCD)是由经过筛选的人造金刚石微晶体在高温高压下烧结而成。在烧结过程中,由于添加剂的加入,使金刚石晶体间形成以TiC、SiC、Fe、Co和Ni等为主要成分的结合桥。金刚石晶体以共价键的结合形成牢固地嵌于结构桥构成的坚强骨架中,使PCD的强度和韧性都大大提高,其硬度约为9000HV,抗弯强度为O.21~0.48GPa,导热系数为20.9J/cm·sµ℃,热膨胀系数为3.1×10-6/℃。现在使用的聚晶金刚石刀具大多是PCD与硬质合金基体烧结形成的复合体,即在硬质合金基体上烧结上一层PCD。PCD的厚度一般为0.5mm和0.8mm,由于底层为硬质合金,焊接方便;又由于PCD结合桥的导电性,使得PCD便于切割加工成各种形状,制成各种刀具,成本远远低于天然金刚石。 聚晶金刚石(PCD)可加工各种有色金属和极耐磨的高性能非金属材料,如铝、铜、镁及其合金,硬质合金,纤维增强塑料,金属基复合材料,木材复合材料等。PCD刀具材料中金刚石晶粒平均尺寸不同,对性能产生的影响也不同,晶粒尺寸越大,其耐磨性越高。在相近的刃口加工量下,晶粒尺寸越小,则刃口质量越好。选用晶粒尺寸为10~25µm的PCD刀具,可以500~1500m/min的高速切削Si含量12~18%的硅铝合金,晶粒尺寸8~9µm的PCD加工Si含量小于12%的铝合金。超精密加工,则应选用晶粒尺寸小的PCD刀具。PCD的耐磨性在超过700℃时会减弱,因其结构中含有金属Co,会促进“逆向反应”即由金刚石向石墨转变。PCD有较好的断裂韧性,可以进行断续切削,可以以2500m/min的高速端铣Si含量10%的铝合金。 可利用金刚石材料的高硬度、高耐磨性、高导热性及低摩擦系数实现有色金属及耐磨非金属材料的高精度、高效率、高稳定性和高表面光洁度加工。在切削加工有色金属时,PCD刀具的寿命是硬质合金刀具的几十倍甚至几百倍,是目前铝活塞精密加工的理想刀具。例如:精车活塞环槽、精镗活塞销孔、精车活塞外圆、精车活塞顶面等工序。 2.4 立方氮化硼 聚晶立方氮化硼(PCBN)是由CBN微粉与少量粘结相(Co,Ni或TiC、TiN、Al203)在高温高压下加入催化剂烧结而成的。它具有很高的硬度(仅次于金刚石)和耐热性(1300~1500℃),优良的化学稳定性、比金刚石刀具高得多的热稳定性(达1400℃)和导热性,低的摩擦系数,但其强度较低。与金刚石相比,PCBN的突出优点是热稳定性高得多,可达1200℃(金刚石为700~800℃),可承受较高的切削速度;另一个突出优点是化学惰性大,与铁族金属在1200~1300℃下也不起化学反应,可用于加工钢铁。因此,PCBN刀具主要用于高效加工黑色难加工材料。 PCBN刀具除了具有以上的特点外,还有以下几项优点:①硬度高,特别适合于加工从前只能磨削的HRC50以上的淬硬钢、HRC35以上的耐热合金和HRC30以下而其它刀具很难加工的灰口铸铁。②与硬质合金刀具相比,切削速度高,可实现高速高效切削。③耐磨性好,刀具耐用度高(为硬质合金刀具的10~100倍),能获得较好的工件表面质量,实现以车代磨。不足之处在于PCBN刀具的抗冲击性能较硬质合金差,因此,使用时应注意提高工艺系统的刚性,尽量避免冲击切削。 PCBN可制成整体的刀片,也可与硬质合金结合制成复合刀片。PCBN复合刀片是在硬质合金基体上烧结一层0.5~1.0mm厚的PCBN,其性能兼有较好的韧性和较高的硬度及耐磨性。 PCBN的性能主要与CBN的粒度、CBN的含量及结合剂种类有关,按其组织大致可分为两大类:一类是由CBN晶粒直接结合而成,CBN含量高(70%以上),硬度高,适用于耐热合金、铸铁和铁系烧结金属的切削加工;另一类是以CBN晶粒为主体,通过陶瓷结合剂(主要有TiN、TiC、TiCN、AlN、Al203等)烧结而成,这类PCBN中CBN含量低(70%以下),硬度低,适用于切削加工淬硬钢。 在我公司,立方氮化硼刀具被用于镶铸铁环活塞的车削铸铁环槽工序中,同时也应用于活塞立体靠模的加工中。 2.5 陶瓷 陶瓷刀具材料的主要优点是: 有很高的硬度与耐磨性,常温硬度达91~95HRC; 有很高的耐热性,在1200℃高温下硬度为80HRC;而且高温条件下抗弯强度、韧性降低极少; 有很高的化学稳定性,陶瓷与金属亲合力小,高温抗氧化性能好,即使在熔化温度下也不与钢相互作用。因而刀具的粘结、扩散、氧化磨损较少; 有较低的摩擦系数,切屑不易粘刀,不易产生积屑瘤。 陶瓷刀的缺点是: 脆性大,强度与韧性低,抗弯强度只有硬质合金的1/2~1/5,因此使用时必须选择合适的几何参数与切削用量;避免承受冲击负荷,以防崩刃与破损;此外,陶瓷刀导热率低,仅为硬质合金的1/2~1/5,热膨胀系数却比硬质合金高10~30%,抗热冲击性较差。 目前,陶瓷刀具还没有应用于铝活塞加工过程中。 3 小结 刀具材料的发展对切削技术的进步起着决定性的作用。本文介绍了切削中所使用的金刚石、聚晶立方氮化硼、陶瓷、硬质合金、高速钢等刀具材料的性能及适用范围。刀具损坏机理是刀具材料合理选用的理论基础,刀具材料与工件材料的性能匹配合理是切削刀具材料选择的关键依据,要根据刀具材料与工件材料的力学、物理和化学性能选择刀具材料,才能获得良好的切削效果。就活塞在切削加工时的刀具材料选用作了阐述。 高速钢:活塞加工中铣浇冒口、铣横槽及铣膨胀槽用铣刀,钻油孔用钻头等都为高速钢材料。 硬质合金:YG、YD系列硬质合金刀具被广泛应用于铝活塞加工的各个工序中,特别是活塞粗加工和半精加工工序。 立方氮化硼:立方氮化硼刀具被用于镶铸铁环活塞的车削铸铁环槽工序中。同时也应用于活塞立体靠模的加工中。 金刚石:金刚石刀具可利用金刚石材料的高硬度、高耐磨性、高导热性及低摩擦系数实现有色金属及耐磨非金属材料的高精度、高效率、高稳定性和高表面光洁度加工。在切削铝合金时,PCD刀具的寿命是硬质合金刀具的几十倍甚至几百倍,是目前铝活塞精密加工的理想刀具,已经应用于精车活塞环槽、精镗活塞销孔、精车活塞外圆、精车活塞顶面及精车活塞燃烧室等精加工工序中。
金刚石镶嵌复合电镀
2019-02-18 10:47:01
以金刚石、立方氮化硼等超硬材料制备的东西(如钻头、扩孔器、磨具、滚轮等)已在石油、煤炭以及其它矿产的勘探和机械、外表、电子等工业部门的出产、设备加工中得到了很多使用。金刚石东西的制备办法主要有粉末冶金和复合电镀两种。和粉末冶金法相比较,复合电镀法具有设备简略,可减轻模具损耗,不会使金刚石遭到热损耗,易于修补等长处,因此在金刚石东西制作方面占有一席之地。依据镶嵌在金刚石东西表面上的金刚石颗粒层数的不同,可将制作办法分为表镶法和孕镶法二类。 孕镶法的工艺流程一般如下:前处理-镀不含金刚石的基质金属Ni或Ni-Co)-布砂施镀-再镀3~5μm亮光镍-表面修整。 电镀镍基金刚石镶嵌镀工艺规范如下;硫酸镍220~240g/L,硫酸钴15~30g/L,25~35g/L,氯化钠10~20 g/L,1,4-丁炔二醇0.6~0.8 g/L,糖精0.8~1.0 g/L,十二烷基硫酸钠0.08~0.1 g/L,金刚石(5~7μm)5~10 g/L,温度45~50℃,pH值4.1~4.5,电流密度2A/dm2,空气激烈拌和。
刷新三观!人类已知的十大最强韧材料,最贵材料及最耐热材料!
2019-03-08 09:05:26
这些人类现在能了解到的材料之最,你知道几个?
人类已知的十大最强韧材料
1.石墨烯 Graphene
简介:石墨烯是一种由碳原子以sp2杂化方法构成的蜂窝状二维平面薄膜,是从石墨中剥离的单层片状结构,也是现在已知最薄的一种新材料。抗拉强度和弹性模量分别为125Gpa和1.1TPa,其强度为普通钢的100倍,用石墨烯制成的包装袋,能够承受大约2吨的分量,是现在已知的强度最大的材料。
发展趋势:2010年诺贝尔物理学奖取得今后,全球石墨烯专利申请开端急剧添加,未来有望在电子、储能、催化剂、传感器、光电通明薄膜、超强复合材料以及生物医疗等很多范畴运用。
首要研讨公司:Graphene Technologies、GrapheneIndustries、XGSciences、大富科技、东旭光电、我国宝安、ST烯碳、宝泰隆、方大碳素等。
2.碳纳米管 Carbon Nanotube
简介:碳纳米管是一种呈六边形摆放的碳原子构成数层到数十层的同轴圆管的一维量子材料,能够看做是石墨烯片层弯曲而成依照石墨烯片的层数可分为:单壁碳纳米管(SWCNT)和多壁碳纳米管(MWCNTs)。碳纳米管具有杰出的力学功能,抗拉强度到达50~200GPa,是钢的100倍,密度却只有钢的1/6,至少比惯例石墨纤维高一个数量级;它的弹性模量可达1TPa,与金刚石的弹性模量适当,约为钢的5倍。
发展趋势:自90年代发现以来,碳纳米管相关工业蓬勃发展,很多用于制作复合材料和薄膜、通明导体、热界面、防弹衣、风涡轮机叶、功用器材的电极和催化剂载体等。
首要研讨公司:Bayer Materials Science AG, Toray Industries Inc., Unidym. Inc.,深圳纳米港有限公司、深圳烯湾科技有限公司、山东大展碳纳米管有限公司、深圳贝特瑞新动力材料股份有限公司等。
3.金属玻璃 metallic Glass
简介:金属玻璃又称非晶态金属,一般为合金,具有非晶态结构和玻璃态结构,这种两层结构决议了其具有晶态金属和玻璃许多无法企及的性质,如杰出的导电性,高强度,高弹性,更耐磨和腐蚀。金属玻璃的强度高于钢,硬度超越高硬东西钢。
发展趋势:超级强力、弹力和磁力特质,且较为大块,坚持固体而不会在高温下结晶的金属玻璃,首要在引用在航天范畴及军用兵器。
首要研讨公司及组织:Glassimetal Technology Inc.,日本东北大学金属材料研讨所,美国加州理工学院等。
4.超高分子量聚乙烯纤维UHMWPE
简介:超高分子量聚乙烯纤维(UHMWPE)是由相对分子质量在100万到500万的聚乙烯纺成的纤维,是现在国际上强度最高与比重最轻的纤维,其强度比钢丝高15倍,可是很轻,最多可比芳纶等材料轻40%。
发展趋势:从绳子、系缆和绳网,到生命防护运用、高功能纺织品、复合材料、层压材料,运用规模极端广泛。未来5年和10年内国际UHMWPE的年需求量将分别在6万吨和10万吨。
首要研讨公司:荷兰DSM公司,美国Honeywell公司,日本三井化学,上海斯瑞聚合体科技有限公司,湖南中泰特种配备有限责任公司,宁波大成新材料股份有限公司等。
5.氮化硼纳米管 Boron Nitride Nanotubes
简介:氮化硼和碳相同,能够构成单原子层薄片,将其弯曲之后便可构成纳米管。氮化硼纳米管本身的强度和碳纳米管适当,可是其真实的优势来自于当其和高分子材料结合时,它能够牢牢粘在聚合物材料上。氮化硼纳米管材料的强度都比碳纳米管的强度高,比PMMA界面高30%左右,而比环氧树脂高20%左右。
发展趋势:氮化硼纳米管具有光功能、优异的机械和热导性质,并能饱尝高温,并且,能吸收中子辐射,成为聚合物、陶瓷和金属复合材料的机械或热强化的有用添加剂。氮化硼纳米管额定的运用包含作为防护盾,电绝缘体和传感器。
首要研讨公司: 美国BNNT LLC., 武汉化工新材料工业技术研讨院有限责任公司等。
6.朗斯代尔石Lonsdaleite
简介:朗斯代尔石由美国地质学家朗斯代尔在一个陨石坑发现,并界说为六方晶系陨石钻石,它与钻石相同,都是由碳原子构成,但它们的碳原子却以不同形状摆放,经过模拟实验发现,朗斯代尔石的抗压才能比钻石高出58%。
7.金刚石 Diamond
简介:金刚石是现在在地球上发现的很多天然存在中最坚固的物质,是碳素的同素异形体。金刚石硬度为摩氏硬度第一流第十级,显微硬度10000kg/mm2,比石英高1000倍,比刚玉高150倍。
发展趋势:金刚石在工业上运用十分广泛,首要会集在金刚石刀具,拉丝模用金刚石,金刚石钻头,近十多年来,我国出产金刚石东西的厂商发展很快,年供应收入增长率高达15%。
首要研讨公司:日本富士华,Tyrolit,Saint Gobain, 山特维克, 日本往友,黄河旋风,豫金刚石,四方达等。
8.气凝胶 Aerogel
简介:Aerogel气凝胶是一种固体物质形状,国际上密度最小的固体。密度为3kg/每立方米。气凝胶形似“瘦骨嶙峋”,其实十分坚固耐用。它能够承受适当于本身质量几千倍的压力,在温度到达1200摄氏度时才会熔化。
发展趋势:气凝胶在热学、光学、电学、力学和声学等范畴显现许多独特的功能,可作为保温隔热材料、ICF以及X光激光靶、催化剂、吸附剂、各类电子器材等等具有优异功能材料。
首要研讨公司及组织:德国巴斯夫公司、德国维尔兹堡大学、美国劳伦兹·利物莫尔国家实验室,法国蒙彼利埃材料研讨中心,纳诺科技有限公司,光订货埃力生高新科技有限公司,弘大科技(北京)股份公司。
9.碳化硅 Silicon carbide
简介:碳化硅在大自然中为天然矿藏莫桑石,或许用石英砂、石油焦(或煤焦)、木屑等质料经过电阻炉高温冶炼而成。碳化硅硬度很大,摩氏硬度为9.5级,仅次于国际上最硬的金刚石,具有优异的导热功能,是一种半导体,高温时能抗氧化。
发展趋势:碳化硅作为第三代半导体材料的典型代表,遭到半导体下流厂商的喜爱,运用碳化硅单晶衬底和外延材料制作的电力电子器材可在高电压,高频率环境下作业,功能优势杰出,工业远景宽广。
首要研讨公司及组织:Silicon Carbide Products Inc.,美国Cree公司,河北同光晶体有限公司、我国科学院半导体研讨所、厦门芯光润泽科技有限公司等。
10.达尔文吠蛛丝 Darwin'sdark spider
简介:据报道,科学家在马达加斯加岛发现蜘蛛新物种达尔文吠蛛,能织造出国际上最大、也是最坚实的蛛网,这种蜘蛛织出的蛛网宽度达25米,是迄今为止研讨过的最强生物材料,是相同尺度的凯夫拉纤维强度的10倍。
国际最贵的十大材料
1.反物质简介:反物质,在粒子物理学里是由反粒子组成,反粒子是恣意具有相同质量却带有相反电荷的粒子。反物质和物质是相敌对的,会好像粒子与反粒子结合相同,导致两者湮灭并释放出高能光子或伽马射线。出产1克反物质将需求2500万亿千瓦时的能量和超越1千万亿美元的本钱,由此不难想象,人工反物质是多么地珍稀。
用处:反物质是最理想的宇宙飞船动力,据核算,一粒盐粒巨细的10毫克反质子便可发作适当于200吨化学燃料的推动能量。
2.内嵌富勒烯 Endohedral Fullerenes1亿英镑/克简介:内嵌富勒烯于1985年初次被发现,是一种球形碳纳米结构,由60个原子组成一个紧凑的富勒烯笼,里边包含非金属单质或简略分子,如氮、磷和氦等。因为出产、别离、纯化和保存进程极端困难,使得其报价昂扬。
用处:现在,科学家正在研讨将内嵌富勒烯用于原子钟的可能性,可运用于车载定位体系,大幅度进步GPS定位精度。
首要研讨公司及组织:牛津大学(牛津大学碳材料规划公司),我国科学院,北京大学等。
3.锎 Californium 2700万美元/克
简介:锎(Californium)是一种放射性金属元素,归于锕系元素,是第六个被人工合成出来的超铀元自然界能自行发作的元素中质量最高的。
用处:同位素锎-252可被用于中子间隔医治来医治癌症病人,因为能够只部分承受细微的放射反响,医治效果优于被广泛运用的放疗。
4.氚 Tritium30000美元/克简介:氚(Tritium)也称作超,是氢的同位素之一,它的原子核由一个质子和两个中子组成,并带有放射性,会发作β衰变。氚在自然界中存在很少,一般从核反响中制得,所以造价昂扬。
用处:氚及其符号化合物在军事、工业、水文、地质以及各个科学研讨范畴里均起着重要的效果。
5.塔菲石 Taaffeite 2000~15万美元/克简介:塔菲石(Taaffeite)是国际上稀有的宝石矿藏之一,以其发现者RichardTaaffe(1898-1967)命名,他于1945年10月在爱尔兰都柏林的一家珠宝店发现了第一个样品,大多数宝石在发现太菲石之前都被误认为是尖晶石。
用处:因为仅在少量已知样品中是已知的,所以十分稀有,现在仅作为宝石用。
6.赤色绿基石 Bixbite9000~137500美元/克简介:赤色绿基石是一种稀有的宝贵宝石,于1974年发现于美国。色彩呈深红、浅红及橙赤色,有时简直是红宝石赤色或紫赤色的绿基石质宝石,色彩因含锰和微量锂而引起,多色性似红宝石。
用处:首要用作宝石。
7.钚 Plutonium(99.95% Pu-242) 150万美元/克
简介:钚是一种放射性元素,是原子能工业的一种重要质料。
用处:可作为核燃料和核兵器的裂变剂。投于长崎市的,运用了钚制作内核部分。其也是放射性同位素热电机的热量来历。
8.黄金 Gold37.03美元/克简介:黄金(Gold)是化学元素金(Au)的单质方法,是一种软的,金黄色的,抗腐蚀的贵金属。现在国际每年矿产黄金2600吨左右。
用处:黄金不仅是用于储藏和出资的特殊通货,一起又是首饰业、电子业、现代通讯、航天航空业等部分的重要材料。
9.铂Platinum 31.78美元/克
简介:铂(Platinum)是一种天然构成的白色宝贵金属,赋有延展性,可拉成很细的铂丝,轧成极薄的铂箔。化学性质极安稳,不溶于强酸强碱溶液,在空气中不氧化。铂金比黄金稀有三十倍,只在全球很少量地刚才得以被挖掘。
用处:珠宝首饰业中,首要用作装饰品和工艺品。化学工业中,用以制作高档化学器皿、铂金坩埚、电极和加快化学反响速度的催化剂。铂铱合金是制作自来水笔笔尖的材料。尤其是在轿车工业中,铂金在尾气处理等方面的效果无可代替,消耗量简直占到铂金工业用量的一半。
10.铑 Rhodium 24.73美元/克
简介:铑,元素符号Rh,源自希腊语rhodon,意为“玫瑰”,是一种银白色、坚固的金属,且具有高反射率。铑存在于铂矿傍边,经过精粹得到,化学性质安稳,在中等温度下能反抗大多数普通酸(包含在内)。
用处:铑可用来制作加氢催化剂、热电偶、铂铑合金等。
(注:以上物质报价截止日期: 反物质:2014年9月;内嵌富勒烯:2015年12月;锎:1950年;氚:2003年; 塔菲石:2016年10月;赤色绿基石:2016年5月;钚: 2008年; 金:2017年1月1日;铂:2017年1月1日;铑:2017年1月1日)
国际十大熔点最高的材料
1.碳化钽铪合金 Ta4HfC5(3990℃)简介:碳化钽铪合金实践是指五碳化四钽铪化合物,是现在已知化合物中熔点最高的物质。它能够被认为是由碳化钽(熔点3983℃)和碳化铪(熔点3928℃)这两种二元化合物组成。
用处:用作火箭、喷气发动机的耐热高强材料以及操控和调理配备的零件等。
2.石墨 Graphite(3652 ℃)
简介:石墨是元素碳的一种同素异形体,每个碳原子的周边连接着别的三个碳原子(摆放方法呈蜂巢式的多个六边形)以共价键结合,构成共价分子。因为其特殊结构,具有耐高温,导电、导热性,光滑性,化学安稳性,可塑性等。
用处:传统可用作耐火材料、导电材料、耐磨光滑材料以及铸造、翻砂、压模及高温冶金材料,新式用作柔性石墨密封材料,轿车电池,新式复合材料等。
首要研讨公司:Northern Graphite, Alabama Graphite Corp., SuperiorGraphite,吉林炭素有限公司,山西晋能集团有限公司,方大碳素等。
3.金刚石 Diamond(3550 ℃)
简介:金刚石是原子晶体,石墨是混合型晶体,石墨晶体的熔点反而高于金刚石,好像难以想象,但石墨晶体片层内共价键的键长是1.42×10-10m,金刚石晶体内共价键的键长是1.55×10-10m。同为共价键,键长越小,键能越大,键越结实,损坏它也就越难,也就需求供给更多的能量,故而熔点应该更高。
用处:工艺品和工业中的切开东西,如拉丝模、车刀、刻线刀、硬度计压头、地质和石油钻头、砂轮刀、玻璃刀、金刚石笔、修整器刀以及磨料等。
首要研讨公司:英国Elementsix公司,美国Diamond Innovation, 韩国ILJin公司,凯吉斯KGS金刚石集团,郑州华晶金刚石股份有限公司等。
4.钨 Tungsten(3400 ℃)
简介:钨是一种钢灰色或银白色的金属,硬度高,熔点高,常温下不受空气腐蚀。它作为熔点最高的难熔金属(一般熔点高于1650℃的金属),有杰出的高温强度。
用处:首要用作制作灯丝和高速切削合金钢、超硬模具,也用于光学仪器,化学仪器。
5.二硼化锆 ZrB2(3245℃)
简介:二硼化锆(ZrB2)是具有六方晶体结构的高度共价的耐火陶瓷材料,其构成的超高温陶瓷(UHTC)熔点达3246oC,具有高熔点、相对低的密度(约为6.09g/ cm 3)和杰出的高温强度。
用处:可用作高温航空运用(如超音速飞行或火箭推动体系)。
6.二硼化钛 TiB2(3225℃)
简介:二硼化钛(TiB2)表面呈灰色或灰黑色,具有六方(AlB2)的晶体结构。硬度大,作为陶瓷具有优异的导热性,氧化安稳性和耐机械腐蚀性。
用处:TiB2是一种合理的电导体,能够用作铝冶炼中的阴极材料。
7.铼 Rhenium(3180℃)
简介:铼是一种金属元素,高熔点金属之一,表面与铂相同,溶于稀硝酸或过氧化氢溶液,不溶于和中。能被氧化成很安靖的七氧化二铼Re2O7,这是铼的特殊性质。
用处:可用来制作电灯丝,人工卫星和火箭的外壳,原子反响堆的防护板等。
8.碳化钛TiC(3100℃)
简介:碳化钛(TiC)是一种极硬的(摩氏硬度达9-9.5)耐火陶瓷材料,类似于碳化钨。它是具有金属光泽的铁灰色晶体,归于氯化钠型面心立方晶体结构。具有高熔点、沸点和硬度,还有杰出的导热和导电性,在温度极低时乃至表现出超导性。
用处:广泛用于制作金属陶瓷, 耐热合金、硬质合金、抗磨材料、高温辐射材料以及其它高温真空器材。
9.锇 Osmium(3045℃)
简介:锇是元素周期表第六周期Ⅷ族元素,铂族金属成员之一,属重铂族金属,是现在已知的密度最大的金属。金属锇在空气中十分安稳,粉末状的锇易氧化。
用处:锇可用来制作超高硬度合金,锇同铑、钌、铱或铂的合金,常用作电唱机、自来水笔尖及挂钟和仪器中的轴承。
10.碳化硅 SiC(2820℃)
简介:碳化硅(SiC)是用石英砂、石油焦(或煤焦)、木屑(出产绿色碳化硅时需求加食盐)等质料经过电阻炉高温冶炼而成。
用处:碳化硅颗粒能够经过烧结结合在一起以构成十分硬的陶瓷,其广泛地用于需求高耐久性的运用中,例如轿车制动器,轿车离合器和防弹背心中的陶瓷板。
线切割如何实施铝材料切割?
2018-12-27 16:26:15
数控高速走丝线切割加工铝材料时,导电块磨损特别严重,导电块上面很快就形成深沟。铝材料是生产加工中必备的常用金属,不可能放弃应用,所以就必须解决这一问题,下面我们来看看应该从哪几个方面进行处理。 1、脉冲电参数的合理搭配:数控高速走丝线切割加工时,较宽的脉冲宽度容易产生比较大的氧化铝或表面粘有氧化铝的颗粒,脉冲间隔过小的话也会产生较大的颗拉。而电极丝上极易粘附这些较大的加工颗粒,给加工带来很大的负面影响。提高脉冲电源的空载电压幅值,通过降低脉冲宽度、加工脉冲间隙,可减少加工屑枯附到电极丝上的可能性。 2、对工作液的要求:目前常采用乳化液的水溶液作为数控高速走丝线切割加工的工作液,常规配置比例是1:10(乳化液1份,水10份),而加工铝型材料时,宜采用3:8的比例。为了保持工作液的清沽,使其正常有效地工作,并延长工作液的使用期,可使用厚的海绵,避免残屑流人水箱,保持工作液的畅通,减少电极丝上加工屑的粘附。对海绵垫进行定期的清洗或更换。工作液的上下喷水量应均匀,以便及时把蚀除物排除。 3、操作技巧:可在上线架后端槽中加一块海绵,高速往返的电极丝经海绵摩擦,可去掉一部分粘附的氧化物,减少氧化物对导电块的磨损,同时减少电极丝抖动,确保脉冲电源效率的正常发挥。还要注意勤更换导电块的工作位置。 上面的方法不单是适合于切割铝型材料,对一些较特殊材料的加工,如导电陶瓷、氮化硅和氮化硼,同样可以借鉴。如果线切割进行大批量的铝件加工,那么加工问题会比较突出,采用上述措施也不能从根本上解决问题,这就需要从机床改造的角度去考虑,就不再采用导电块进电的方式,如采用丝筒进电的方式,可以适用于生产加工。
稀土靶材
2017-06-06 17:50:12
稀土靶材 对溅射类镀膜,可以简单理解为利用电子或高能激光轰击靶材,并使表面组分以原子团或离子形式被溅射出来,并且最终沉积在基片表面,经历成膜过程,最终形成薄膜。 溅射镀膜又分为很多种,总体看,与蒸发镀膜的不同点在于溅射速率将成为主要参数之一。 溅射镀膜中的激光溅射镀膜pld,组分均匀性容易保持,而原子尺度的厚度均匀性相对较差(因为是脉冲溅射),晶向(外沿)生长的控制也比较一般。以pld为例,因素主要有: 靶材与基片的晶格匹配程度 镀膜氛围(低压气体氛围) 基片温度 激光器功率 脉冲频率 溅射时间 对于不同的溅射材料和基片,最佳参数需要实验确定,是各不相同的,镀膜设备的好坏主要在于能否精确控温,能否保证好的真空度,能否保证好的真空腔清洁度。 供应真空溅射稀土靶材:
金属
靶材:钛靶Ti、铝靶Al、锡靶Su、铪靶Hf、铅靶Pb、镍靶Ni、银靶Ag、硒靶Se、铍靶Be、碲靶Te、碳靶C、钒靶V、锑靶Sb、铟靶In、硼靶B、钨靶W、锰靶Mn、铋靶Bi、铜靶Cu、硅靶Si、钽靶Ta、锌靶Zn、镁靶Mg、锆靶Zr、铬靶Cr、不锈钢靶材S-S、铌靶Nb、钼靶Mo、钴靶Co、铁靶Fe、锗靶Ge等…… 稀土合金靶材:铁钴靶FeCo、铝硅靶AlSi、钛硅靶TiSi、铬硅靶CrSi、锌铝靶ZnAl、钛锌靶材TiZn、钛铝靶TiAl、钛锆靶TiZr、钛硅靶TiSi、 钛镍靶TiNi、镍铬靶NiCr、镍铝靶NiAl、镍钒靶NiV、镍铁靶NiFe等…… 稀土陶瓷靶材:ITO靶,一氧化硅靶SiO、二氧化硅靶SiO2、二氧化钛靶TiO2,三氧化二钇靶Y2O3、五氧化二钒靶V2O5、五氧化二钽靶Ta2O5,五氧化二铌靶Nb2O5,氧化锌靶ZnO、氧化锆靶ZrO、氧化镁靶MgO、单晶硅靶、多晶硅靶.、氟化镁靶MgF2、氟化钙靶CaF2、氟化锂靶LiF、氟化钡靶BaF3,碳化硼靶B4C,氮化硼靶BN、碳化硅靶SiC,硫化锌靶ZnS、硫化钼靶MoS、氧化铝靶Al2O3、钛酸锶靶SrTiO3、硒化锌靶ZnSe、砷化镓靶、磷化镓靶、锰酸锂靶,镍钴酸锂靶,钽酸锂靶,铌酸锂靶,氧化锌镓靶,氧化锌硼靶等… 纯度:《99.9%—99.9999%》根据客户要求加工成各种规格尺寸的靶材更多有关稀土靶材的内容请查阅上海
有色
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电火花线切割机床如何实施铝材料切割?
2018-12-19 17:39:35
中走丝线切割机床加工铝材料时,导电块磨损特别严重,导电块上面很快就形成深沟。铝材料是生产加工中必备的常用金属,不会放弃使用,所以就必须解决这个重要的问题,我们来看看应该从什么地方进行处理。 1.脉冲电参数的合理搭配:中走丝线切割加工时,较宽的脉冲宽度容易产生比较大的氧化铝或表面粘有氧化铝的颗粒,脉冲间隔过小的话也会产生较大的颗拉。而钼丝上极易粘附这些较大的加工颗粒,给加工带来很大的负面影响。提高脉冲电源的空载电压幅值,通过降低脉冲宽度、加工脉冲间隙,可减少加工屑枯附到电极丝上的可能性。 2.对工作液的要求:目前常采用水溶液作为中走丝线切割加工的工作液,宝玛常规配置比例是1:30,而加工铝型材料时,宜采用3:8的比例。为了保持工作液的清沽,使其正常有效地工作,并延长工作液的使用期,可使用厚的海绵,避免残屑流人水箱,保持工作液的畅通,减少电极丝上加工屑的粘附。对海绵垫进行定期的清洗或更换。工作液的上下喷水量应均匀,以便及时把蚀除物排除。 3.操作技巧:可在上线架后端槽中加一块海绵,高速往返的电极丝经海绵摩擦,可去掉一部分粘附的氧化物,减少氧化物对导电块的磨损,同时减少电极丝抖动,确保脉冲电源效率的正常发挥。还要注意勤更换导电块的工作位置。 上面的方法不单是适合于切割铝型材料,对一些较特殊材料的加工,如导电陶瓷、氮化硅和氮化硼,同样可以借鉴。如果电火花中走丝线切割机床进行大批量的铝件加工,那么加工问题会比较突出,采用上述措施也不能从根本上解决问题,这就需要从机床改造的角度去考虑,就不再采用导电块进电的方式,如采用丝筒进电的方式,可以适用于生产加工。
提高铝制模具的寿命光泽度和防腐能力
2018-12-10 09:46:24
铝制模具是模具行业人士人非常关心的一个热门话题,用铝材作为一种较高成本效益的方法来生产模具具有很多优势,可以进一步提高企业的竞争力。由于优势非常明显,因而模具制造的周期缩短,从而降低了生产成本,再加上这种模具具有更好的导热性,这就意味着生产周期可大大缩短。总之,探讨有关电镀铝制模具的问题,对于考虑使用这类模具的人们而言是很合时宜的。
历史和应用
将铝制模具应用于注塑工艺并不完全是一个新的概念。最初,原型模具普遍采用铝材制造,而且汽车工业应用这类模具已经有很多年的历史了,现已逐渐的在汽车行业以外的企业中流行起来。
越来越多的客户提出了这样一个问题:如何延长这些模具的使用寿命,以使其能够适用于有限的生产?随着这种趋势的发展,客户们开始探讨将铝制模具作为真正的生产工具,甚至还提出了更多的问题,例如:
(1)模具可能需要电镀的最终表面光洁度应达到什么水平才能更好地使零件脱模?
(2)它是否要求达到类似于纸质的表面光洁度还是钻石般的表面光洁度?它是否需要采用喷丸抛光处理?
(3)需要达到什么样的要求才能防止其腐蚀和磨损?
在加工处理模具前,所有这些问题都应该得到很好的解答。
由于新技术和铝制模板的开发,特别是为了注塑模的设计,铝制模具也越来越普遍地用于吹塑模、R.I.M.模、橡胶模、结构发泡模及R.T.M.模等领域。尽管它可能不适合于所有应用领域,但事实上,其使用变得越来越普遍。
延长使用寿命
每个人都希望能够延长模具的生产使用寿命,例如采用传统的工具钢制造模具,其表面采用硬质铬或镍金属电镀,或采用更为专业化的工程涂料,这样做可以防止其表面磨损或腐蚀,促使其更好的脱模。此后,为了寻求同样的目标,开始采用铝制模具,并找到了切合实际的解决办法。
光泽度水平
为了能够注塑成型生产出装饰性较好的零件,除了延长模具的使用寿命之外,制造商还希望铝制模具的表面能够保持一定程度的光泽度,因此建议采用非电镀的镍喷涂工艺,因为这种方法有助于延长模具表面光洁度的寿命,使其生产装饰性零件相对比较容易。
由于铝材的质地较软,如果不采用表面涂层,就容易被塑料磨损,加速其损坏程度,从而改变注塑成型件的光泽度。非电镀镍涂层可使模具表面增加50RC,使其足以保护和延长模具表面的光泽度和结构。
表面光洁度
更有利的是,非电镀镍涂层可以比铝材本身获得更好的表面光洁度质量,但必须指出的是,在模具可以电镀前,首先需要进行一些表面处理。例如,为了使其能够达到透镜级的质量水平,建议首先将铝制模具的表面加工到SPIA-3级光洁度水平,然后在其进一步抛光前,再应用0.0003~0.0005的高磷非电镀镍涂层,使其达到钻石级质量的光洁度水平。
从另一方面来说,这种工艺节约了大量的时间和成本费用。在通常情况下,铝材也会带来各种不同的缺陷,但凭肉眼往往是看不见的,只有在注塑成型的零件上才能很清楚地看到,这必将导致材料的浪费,以及返回试验台重新试验的时间,以分析和纠正所产生的问题。非电镀镍涂层将有助于在模具投产前消除这些缺陷,或将这些缺陷降到最低。
由于非电镀镍涂层均匀地沉积在模具所有的表面上,因此它将全面地覆盖整个零件,包括所有的螺纹孔和销钉孔等,这实际上提高了铝制模具的结构完整性。另外一个优势是,非电镀镍涂层的应用将不会影响铝材的特性,因为它是在180℃的低温条件下应用。
在铝制模具上,使用其他涂料的效果也很好,但这取决于其所要求的生产特点。
防腐保护和水线
如果腐蚀是一个令人关心的问题,那么采用镍-聚四氟乙烯涂料、氮化硼镍涂层和非电镀镍涂层将能够起到最好的防腐作用。使用了上述各类工程涂层中的任何一种涂层后,模具在停产不用期间,再也没有必要往模具上喷涂其他的保护层和防腐层。
水线也可从铝制模具的非电镀镍涂层中获益。如果使用就没有必要担心有关水线的收缩或白色类似于鳞状的涂层了,它可以降低加工周期,因为电镀材料实际上可以消除这些问题。因此,在应用前只要将插头未从模具中拔出,那么当整个模具被喷涂以后,水线也就会被喷涂层所覆盖。
在50RC时,直接喷涂的非电镀镍涂层能够起到一般性的防磨损保护作用,不过可以通过PVC气体获得最佳的保护;镍-聚四氟乙烯涂层在50RC时,对防护磨损具有中等保护作用,并且可以提高润滑性,以及起到良好的防腐作用;而氮化硼镍涂层在54RC时,具有极好的耐磨保护性,而且还具有良好的脱模性能和防腐保护作用。
还应当指出的是,铝材有不同的等级,需要采用不同的处理方法,以保证其对任何电镀材料都有适当附着力。因此,了解您的基材总是非常有益的,或是找到一个具有一定装备的电镀经销商为您提供分析。这样可以保证使您在滑板、模具闭合、分型线和其他模具元件上达到最好的附着力。
毫无疑问,长期用于注塑成型生产的铝制模具的使用趋势将会持续下去,而且无疑也将会开发出一系列更新颖的铝合金材料,以适应和满足不同模具的生产和应用需求。无论遵循这条原则会出现什么样的情况,但总是有一种工程涂层可以用来提高产品的质量和延长模具的使用寿命,这是非常简单的事情,提供电镀服务的经销商有很多经验和资源可以帮助人们去实现这个愿望。 (miki)
钛的表面处理技术
2019-01-25 13:37:11
钛在高温下易于与空气中的O、H、N等元素及包埋料中的Si、Al、Mg等元素发生反应,在铸件表面形成表面污染层,使其优良的理化性能变差,硬度增加、塑性、弹性降低,脆性增加。 钛的密度小,故钛液流动时惯性小,熔钛流动性差致使铸流率低。铸造温度与铸型温差(300℃)较大,冷却快,铸造在保护性气氛中进行,钛铸件表面和内部难免有气孔等缺陷出现,对铸件的质量影响很大。 因此,钛铸件的表面处理与其它牙用合金相比显得更为重要,由于钛的独特的理化性能,如导热系数小、表面硬度、及弹性模量低,粘性大,电导率低、易氧化等,这对钛的表面处理带来了很大的难度,采用常规的表面处理方法很难达到理想的效果。必须采用特殊的加工方法和操作手段。 铸件的后期表面处理不仅是为了得到平滑光亮的表面,减少食物及菌斑等的积聚和粘附,维持患者的正常的口腔微生态的平衡,同时也增加了义齿的美感;更重要的是通过这些表面处理和改性过程,改善铸件的表面性状和适合性,提高义齿的耐磨、耐蚀和抗应力疲劳等理化特性。 一、 表面反应层的去除 表面反应层是影响钛铸件理化性能的主要因素,在钛铸件研磨抛光前,必须达到完全去除表面污染层,才能达到满意的抛光效果。通过喷砂后酸洗的方法可完全去除钛的表面反应层。 1. 喷砂: 钛铸件的喷砂处理一般选用白刚玉粗喷较好,喷砂的压力要比非贵金属者较小,一般控制在0.45Mpa以下。因为,喷射压力过大时,砂粒冲击钛表面产生激烈火花,温度升高可与钛表面发生反应,形成二次污染,影响表面质量。时间为15~30秒,仅去除铸件表面的粘砂、表面烧结层和部分和氧化层即可。其余的表面反应层结构宜采用化学酸洗的方法快速去除。 2. 酸洗: 酸洗能够快速完全去除表面反应层,而表面不会产生其他元素的污染。HF—HCl系和HF—HNO3系酸洗液都可用于钛的酸洗,但HF—HCl系酸洗液吸氢量较大,而HF—HNO3系酸洗液吸氢量小,可控制HNO3的浓度减少吸氢,并可对表面进行光亮处理,一般HF的浓度在3%~5%左右,HNO3的浓度在15%~30%左右为宜。 二、铸造缺陷的处理 内部气孔和缩孔内部缺陷:可等热静压技术(hot isostatic pressing)去除, 但对义齿的精度会产生影响,最好用X线探伤后,表面磨除暴露气孔,用激光补焊。表面气孔缺陷可直接用激光局部焊接修补。 三、研磨与抛光 1. 机械研磨: 钛的化学反应性高,导热系数低,粘性大,机械研磨研削比低,且易于磨料磨具发生反应,普通磨料不宜用于钛的研磨与抛光,最好采用导热性好的超硬磨料,如金刚石、立方氮化硼等,抛光线速度一般为900~1800m/min.为宜,否则,钛表面易发生研削烧伤和微裂纹。 2. 超声波研磨: 通过超声振动作用,使磨头和被研磨面间的磨粒与被研磨面产生相对运动而达到研磨、抛光的目的。其优点在于常规旋转工具研磨不到的沟、窝和狭窄部位变得容易了,但较大的铸件研磨效果还不能令人满意。 3. 电解机械复合研磨: 采用导电磨具,在磨具与研磨面之间施加电解液和电压,通过机械和电化学抛光的共同作用下,降低表面粗糙度提高表面光泽度。电解液为0.9NaCl,电压为5v,转速为3000rpm/min.,此方法只能研磨平面,对复杂的义齿支架的研磨还处于研究阶段。 [next] 4. 桶研磨:利用研磨桶的公转与自转所产生的离心力,使桶内的义齿与磨料相对摩擦运动而起到降低表面粗糙度的研磨目的。研磨自动化、效率高,但只能降低表面粗糙度而不能提高表面光泽度,研磨的精度较差,可用与义齿精抛光前的去毛刺和粗研磨。 5. 化学抛光:化学抛光是通过金属在化学介质中的氧化还原反应而达到整平抛光的目的。其优点是化学抛光与金属的硬度、抛光面积与结构形状无关,凡与抛光液接触的部位均被抛光,不须特殊复杂设备,操作简便,较适合于复杂结构钛义齿支架的抛光。但化学抛光的工艺参数较难控制,要求在不影响义齿精度的情况下能够对义齿有良好的抛光效果。较好的钛化学抛光液是HF和HNO3按一定比例配制,HF是还原剂,能溶解钛金属,起到整平作用,浓度<10%, HNO3起氧化作用,防止钛的溶解过度和吸氢,同时可产生光亮作用。钛抛光液要求浓度高,温度低,抛光时间短(1~2min.)。 6. 电解抛光:又称为电化学抛光或者阳极溶解抛光,由于钛的电导率较低,氧化性能极强,采用有水酸性电解液如HF—H3PO4、HF—H2SO系电解液对钛几乎不能抛光,施加外电压后,钛阳极立刻发生氧化,而使阳极溶解不能进行。但采用无水氯化物电解液在低电压下,对钛有良好的抛光效果,小型试件可得到镜面抛光,但对于复杂修复体仍不能达到完全抛光的目的,也许采用改变阴极形状和附加阴极的方法能解决这一难题,还有待于进一步研究。 四、钛的表面改性 1. 氮化:采用等离子体渗氮、多弧离子镀、离子注入和激光氮化的等化学热处理技术, 在钛义齿表面形成金黄色TiN渗镀层,从而提高钛的耐磨性、耐腐蚀性和耐疲劳性。但技术复杂,设备昂贵,用于钛义齿的表面改性很难达到临床实用化。 2. 阳极氧化:钛的阳极氧化技术较为容易,在一些氧化性介质中,外加电压的作用下,钛阳极可形成较厚的氧化膜,从而提高其耐腐蚀性和耐磨性和耐候性。阳极氧化的电解液一般采用H2SO4、H3PO4和有机酸水溶液。 3. 大气氧化:钛在高温大气中可形成较厚坚固的无水氧化膜,对钛的全面腐蚀、间隙腐蚀都有效,方法比较简便。 五、 着色 为了增加钛义齿的美感、防止钛义齿在自然条件下的继续氧化的变色,可采用表面氮化处理、大气氧化和阳极氧化法表面着色处理,使表面形成淡黄色或金黄色,提高钛义齿的美感。阳极氧化法利用钛的氧化膜对光的干涉作用,自然发色,可通过改变槽电压在钛表面形成多彩的颜色。 六、 其他表面处理 1: 表面粗化:为了提高钛与饰面树脂的粘结性能,必须对钛表面进行粗化处理,提高其粘结面积。临床上常采用喷砂粗化处理,但喷砂会造成钛表面的氧化铝的污染,我们采用草酸刻蚀的方法,得到良好的粗化效果,刻蚀1h表面粗糙度(Ra)可达到1.50±0.30μm,刻蚀2h Ra为2.99±0.57μm,比单独喷砂的Ra(1.42±0.14μm)提高一倍多,其粘结强度提高了30%。 2: 抗高温氧化的表面处理:为了防止钛在高温下的急剧氧化,在钛表面形成钛硅化合物及钛铝化合物,可防止钛在700℃以上温度下的氧化。这种表面处理对钛的高温氧化非常有效,也许钛表面涂覆这类化合物,对钛瓷结合有利,仍须进一步研究。
生产宽幅优质铝箔坯料的哈兹列特工艺
2019-01-15 09:51:27
铝箔因其自身的各种优势,已被全世界公认为的包装材料。据有关方面统计,在经济发达的北美洲,2004年共生产了604万吨铝的压延材,其中有41%用作包装材料,大部分为厚箔和薄箔。中国改革开放以来,经济飞速发展,铝箔用量大增。 目前,许多工厂企业正在不约而同地上铝箔项目。中国的铝箔工业发展如此之快,然而坯料从何而来?仅管中国拥有众多的铸绽热轧法和双辊铸轧法可以解决铝箔坯料的供应问题,但是,宽幅优质铝箔坯料的缺口很大,不容忽视。有业内人士指出,中国宽幅高档铝箔毛料成为铝箔工业发展的瓶颈,那么,又如何解决这个问题?国内有关专家以及上海铝业界从事有色金属连铸连轧工艺研究的马道章高级工程师,都撰文并提出一个较佳措施,那就是“在一个原铝生产能力20万吨/年以上的铝厂建一条哈兹列特生产线。” 哈兹列特工艺生产线是美国哈兹列特公司开发、研制成功的,为了能够生产优质铝箔坯料,哈兹列特公司至少研发了如下几项新技术: 铸造用钢带的瞬时感应预热技术。去除了钢带表面的水汽,并消除钢带受热时热膨胀不均匀对铸坯板型的不良影响; 在钢带背面的支撑辊中装入永磁体。防止了钢带可能的颤动(当铝液尚未固化之前),保证了铸坯的板型不受影响; 在铸模内注入了混合的惰性气体。使铸造在无氧条件下进行,同时通过分区控制可以调节铸坯的板型; 采用单通道片状铸咀。防止铸造时铝水的紊流,保证铸坯表面无流痕; 在较久性涂层上面,用静电沉积法涂上消耗性纳米级二氧化硅涂层。方便了脱模,改善了铸坯的表面质量。 由于研发和采用了上述一系列新技术,哈兹列特工艺已臻成熟,且是一项十分的技术。在中国,它将是除了铸轧供坯和直冷热轧供坯之外的第三种供坯方式,而会引起大家广泛注意。这种工艺有其不可忽视的巨大优势∶产品质量优异,属于热轧结构;特别能节能降耗;生产安排灵活;经济效益好等。该工艺特别适合于中国的国情,因为中国的市场需要量大。另外,中国有众多的大型冶炼厂。哈兹列特公司副总裁里根认为∶“对大产量的铝箔坯料来说,年产量超过4万吨时,没有任何其它工艺可与哈兹列特工艺相匹敌。具有特别意义的是,中国可望采用直接来自冶炼厂的铝液,生产1毫米厚的热轧卷,经冷轧后运到铝箔厂,大大降低了料耗和能耗。”我国的一些专家还建议,在下游可增加一些高精度的冷轧机、拉弯矫直机和剪刀切机,以保证优质铝箔坯料的生产。 哈兹列特工艺的生产基地是西班牙的CVA公司。其生产实践概述于下: (1).原料为原生铝锭,铸坯净宽1320毫米,连铸机后面接三机架四辊热轧机(由奥钢联用旧轧钢机改造而成)。建造了两台炉子,每台容量为70吨,既做熔化炉又作保温炉; (2).铝液处理。采用Alpur(NorskHydro提供)技术除氢。除气后含量低于0.1mL/100mg。过滤∶精度不低于50PPI。晶粒细化∶将铝钛硼丝通入铝液,其用量不高于2kg/t。铸态晶粒尺寸为90微米(表面层)和250微米(中心层); (3).采用适合于铸造铝箔坯料的钢带形貌。在线消耗性静电沉积层采用纳米级二氧化硅; (4).采用无间隔片状铸咀。铸咀用氧化铝和氧化硅高温纤维制作,粘结剂为氮化硼。具有足够的孔隙度,保证不粘铝; (5).采用水膜冷却,横向分区可调,有助于控制板型; (6).在模区前段采用磁性支撑辊,在后段借助水压构成柔性模,严格控制铸坯板型,使在纵向和横向的厚度均小于2毫米。在铸坯出口设高温图象仪,以便监视厚差,在需要时调节铸造条件。该厚差十分难得,是生产优质铝箔的关键,亦是提高铝箔成材率的关键; (7).三连轧生产中,采用乳液流量在铸坯横向分区控制,以便控制板型; (8).3台轧机轧辊弧度∶均为负0.175毫米;或负0.2毫米(靠前机架),负0.175毫米(第二、三机架)。热轧带具有正弧度∶中间较厚,两边较薄,两者相差以0.6%为佳。热轧机具有厚调和液压压弯系统; (9).热轧后的带厚为1.4毫米。无需裁边,即进行冷轧。在这里还应指出,与直冷和铸轧工艺比较,哈兹列特工艺为下游省了不小的冷轧量; (10).西班牙CVA公司所生产的铝箔坯料,一部分自用,一部分在欧洲市场上销售。用户将其轧至0.00635毫米后检查了其针孔数,每平方米少于100个。
铝模铣削在高速切削领域的新发展
2019-01-15 09:49:15
过去,高速切削主要关注高主轴转速,其范围可达8,000-100,000rpm。许多应用是由机床和航空工业试验性驱动的,早期的高速切削主要应用这些方面。但是,在车间实践中,高速切削时的主轴速度总是保持很低的范围。 高速切削并不是一件新事物,它已经在很多行业例如模具制造业存在几十年了,作为一种工艺,它过去被看做是小刀具在高主轴转速机床上的应用。但是,在今天,高速切削有了更广泛的应用。在上世纪90年代,高速切削的发展注重总体概念,包括创建主轴转速为200,000rpm的机床。高主轴转速和高进给速度受到高度重视。研究机构证明,当刀具或机床零件与应用场合不匹配时,高速会带来严重的后果和极高的风险。需要考虑的主要因素是:切削力、表面纹理、金属去除率、刀具寿命以及安全性。这些研究表明了优化高速切削因素对成功实现高速切削的重要性。 得益于机床制造商、软件开发商、切削刀具制造商的开发和研究机构的潜心研究,现在高速切削(HSM)已经有了更加广阔的应用空间。较重要的是,高速切削的实际工艺已经不仅仅停留在理论,而是真正应用于车间各个环节。创新的铣削刀具发展使得高速切削成为模具制造业中更加实用和高盈利的方法。包括高速切削在内的任何切削工艺准则是其效果需与机床、软件和切削刀具的加工能力一样好。在多年的实际应用中,高速切削中刀具的开发朝着更高性能的方向发展。铣削是高速切削工序中的重点部分,它的创新影响了铣刀在许多模具加工应用中的表现。在高速切削中,速度是关键词,它代表着主轴转速、切削速度或进给速度。高速切削可以通过高切削速度或高进给率优化铣削工序而实现。 铝模铣削的新发展 在谈及高速切削和可转位刀具时,安全的刀片固定是重中之重。不断提高的铣床高主轴速度和工作台进给(特别是在进行铝切削时)会带来高离心力以及由此产生的在刀片固定元件上的大负荷。在开发令人满意的解决方案和更快地找出用于高速切削的可转位刀具的工作模型时,分析负荷分布的有限元法特别有价值,并且,利用它可以设计出较佳的冷却液通道和出口结构,从而以较佳的方法帮助排屑。这就产生了新一代的用于铝合金切削的高速切削刀具。 CoroMill790可转位立铣刀是应用于高转速加工铝合金的刀具实例。这种立铣刀主要应用于模具制造中如凹腔切削、刃边切削、槽铣、仿形加工等高速加工工序。刀片的固定是由特别开发的刀片—刀体接口实现的,刀片槽底面和刀片背面的锯齿状接触面设计不仅较大限度地提高了高速铣削加工中的安全性,同时也保证了加工准确性。刀片受力均匀,使加工更流畅、更安全,延长了刀具使用寿命,上述设计大大增强了切削品质并提高了加工能力。 CoroMill790立铣刀锯齿状接触面设计亦可广泛应用于铝加工中使用的面铣刀,尤其是铸铝零件,如模具、发动机组、变速箱壳等。从半精加工到超精加工,切削速度提高到8000m/min时,CoroMill790立铣刀的正前角刀片可使用硬质合金、聚晶金刚石(PCD)、立方氮化硼(CBN)材质。这种设计使铣刀广泛适用于铝合金切削甚至铸铁切削。高技术的CoroMill790立铣刀结构却并不复杂,其刀片轴向调整简单方便,还具有切削力平衡、应用领域宽广、加工余量控制精准等优点。 可换头式整体硬质合金刀具 整体硬质合金切削刀具,特别是小直径刀具,广泛应用于各种材料的模具切削。在可转位刀片和整体硬质合金刀具两者之间,现在有一个替代的第三种解决方案出现,这种解决方案在某种程度上可以涵盖前两者的特点,它既提供了切削刃的可转位性,又提供了使用中小直径整体硬质合金立铣刀的好处。到现在为止,已经对该领域的前景做出了评价,指出了它潜在的优缺点。但是,一款新刀具概念可以更充分开发这个领域。 尽管可转位刀片技术可以提供许多好处,但是,特别是在刀具直径不大的情况下,具有较长的径向切削刃以及轴向进给能力的现代整体硬质合金切削方式提供了很重要的优势,包括高精度、高表面质量、吃刀性能和轻切削作用等。使用可转位刀片刀具仅需快捷地更换刀具的切削部分,优化开发这部分的性能,可以增加使用优势。 可转位刀片立铣刀的直径较小到12mm,小于这个直径时,刀片的安装和夹紧都变得不实际。另一方面,整体硬质合金立铣刀的直径可以小到1mm以下。10-25mm的直径是两种类型立铣刀都有的范围,可广泛应用于很多加工工序。可换头式立铣刀将可转位刀片和整体硬质合金完美结合,可转位刀片可用于高生产效率的粗加工到半精加工、整体硬质合金则用于半精加工到超精加工。作为第三种选择,头部可拆卸的立铣刀在二者的交叉应用领域具有可优化的潜力。
国外冶炼含硼钢的关键技术
2019-01-25 15:49:32
从现在的研讨分析来看,冶炼硼钢需要在炉外精粹和连铸进程中加以操控。精粹中要做到有效地脱氧定氮,防止生成硼的氧化物和氮化物,以进步硼的收得率;连铸中为了防止硼的偏析和低熔点Fe-B相导致的铸坯缺点,关键是要操控好钢水的凝结冷却。从现在国内外的研讨现状来看,国外更重视钢水凝结进程的操控,以为硼的偏析和钢水重熔是导致铸坯缺点的重要原因,而国内则侧重于精粹中对氧和氮含量的操控。 国外冶炼含硼钢的关键技能。为了进步硼的收得率,在参加硼前应先参加与氧、氮结合力更强的铝、钛、锆等元素,即先加铝脱氧,再加钛等定氮。有研讨指出,用钛定氮维护硼构成的TiN也很简单使钢的耐性、疲惫功能乃至机械加工功能变差,而且TiN很安稳,一旦构成果简直不再改变,难以起到进一步平衡、安稳酸溶硼含量的作用。为此,国外钢厂研讨了只用铝不必钛的冶炼硼钢的办法,也有钢厂将含有硼和铝、钛、锆、锰、硅等多种元素的复合硼铁合金一次性参加,实践使用作用较好。 日本住友金属公司在出产w(B)≥0.1%的不锈钢时,为了防止铸坯表面发生纵向裂纹,关键技能是操控中间包内钢水过热度在30℃以下,使钢水在较低温度下浇铸,更有利于加快钢水的凝结。 新日铁冶炼低碳含硼易切削钢的办法是操控进入LF精粹前钢水中溶解氧质量分数≤0.02%,或许操控钢水中夹杂物w(MnO)≤30%,由于生成的非金属夹杂物MnO和B2O3在连铸时会黏附在滑板上而构成腐蚀。为了使铸坯表面和皮下的奥氏体颗粒鸿沟不会呈现晶粒内裂纹,新日铁操控连铸结晶器结尾凝结壳厚度在7mm~10mm,二冷区冷却速度操控在100℃/s,直至铸坯表面角部以下0.5mm~2mm深度的温度到达1000℃,此刻能够削减MnS和BN沿着奥氏体颗粒鸿沟的很多堆积,防止铸坯在曲折和矫直方位发生表面裂纹。 浦项制铁研讨了连铸二次冷却和氮含量对含硼钢热延展性的影响后发现,在快速冷却和从头加热到应变温度时会使钢的热延展性变差,以为此刻会构成很多的BN固体而堆积。而且氮含量高时,堆积的BN会随机散布在优先生成的奥氏体内,特别是在奥氏体颗粒鸿沟。因而,在板坯凝结后的二冷段,当温度在1000℃以下时,为防止过快冷却,在连铸、轧制的过冷和再加热的起伏不能过大。 我国冶炼硼钢的工艺特色。我国钢铁工业对冶炼硼钢的研讨取得了较大的发展。宝钢选用电炉配连铸设备出产的40CrB高淬透性钢管化学成分安稳、夹杂物数量少,管坯出产的钢管尺度精度高、表面质量好。武钢出产的冷镦用铌、钒复合微合金化低碳硼钢,操控钢中微合金元素,在强化钢种的一起,确保低碳硼钢的归纳功能。首钢在冶炼含硼低碳钢时,针对钢中成分对硼收得率的影响展开了研讨,发现假如不选用铝对钢水脱氧,硼的收得率就会受硅含量影响,由于钢中氧活度主要由硅含量操控。当硅含量增加时,通过其降低氧活度的作用会使硼的收得率进步。莱钢出产含硼钢在钢水加硼前,通过脱氧去气后,硼回收率安稳在90%以上,完成出产同一含硼钢种,炉与炉之间钢水成分w(B)误差小于0.0002%。在硼钢出产中,工艺和硼含量操控欠好会带来许多问题。例如淬透性欠好,导致强度、硬度呈现动摇等。尽管能够在炼钢中调整钛的增加量来改进这些问题,但值得注意的是,一般合金元素进步淬透性的作用随其在钢中含量增加而进步,而硼元素却有一个最佳含量。硼含量较多时,硼沿用晶界片状接连沉积,会削弱硼钢的冲击耐性。一般以为0.0005%~0.0020%的酸溶硼质量分数最佳,精粹中可进步硼的收得率,而且硼的参加量较为安稳。由此可见,往后硼钢冶炼技能的研讨方向是确保安稳地以最小规模的硼的增加量来取得所需含量的酸溶硼,而且均匀地散布在钢中。在连铸中作好冷却进程的操控,对钢水开端凝结的阶段和温度下降到1000℃以下时的冷却准则能够进行深入研讨。未来也可在高档别管线钢等高附加值钢中研讨硼的使用。
石墨烯既可以做绝缘体也可以做超导体?
2019-01-03 10:44:25
麻省理工学院和哈佛大学的研究人员又有了新发现,石墨烯可以通过调节变为绝缘体或超导体。过去研究者们通过将石墨烯与其他超导材料结合的方式合成石墨烯超导体,这种结构使得石墨烯具备一定的超导特性。但是最新的研究表明,石墨烯靠自己也可以实现超导,证明单纯的碳基材料本身也具有超导性。神奇的“魔角”
研究人员通过创建两个石墨烯薄片堆叠在一起的“超晶格”结构来实现这一性质。石墨烯薄片不是完全重合叠加,而是在一个特定的角度(研究人员称其为“魔角”),也就是旋转1.1度(如上图右侧所示)。这样就形成了精确的莫尔结构,这种结构可以使石墨烯薄片之间的电子发生强相互作用。在其他任何方式的堆叠结构中,石墨烯都很少与相邻的电子产生相互作用。
研究人员发现,当以这个“魔角”旋转时,两片石墨烯不导电,类似于莫特绝缘体。当研究人员施加电压,向石墨烯超晶格添加少量电子时,就会发现在一定水平上,电子突破了初始绝缘状态,形成电流,并且没有电阻,就像超导体一样。“现在我们可以利用石墨烯作为研究超常规超导的新平台,”研究人员说,“人们也可以想象出从石墨烯中制造出一种超导晶体管,这种晶体管可以由开关控制其从超导到绝缘体的变化。这为量子设备提供了许多可能性。”
什么是莫特绝缘体?
绝缘体的能带完全被电子沾满,而像金属这样的导体其能带被部分填充,电子可以自由填充剩下的空能带。而莫特绝缘体与两者不同,从它的能带结构看是可以导电的,但是测量时却表现出绝缘体的特性。也就是说虽然它们的能带是半填充的,但是由于电子间的静电作用(例如同种电荷互相排斥),材料不导电。半填充带基本上分裂成两个平坦的能带,电子完全占据其中一条,另一条是空的,因而表现出绝缘体的性质。
“这意味着所有的电子都不能流动,所以它是绝缘体”研究人员解释道。“莫特绝缘体为什么重要?有数据表明,大多数高温超导体的母体化合物都是莫特绝缘体。”换句话说,科学家已经找到了能让莫特绝缘体变成超导体的方法,在约100K的时候。研究人员用氧去“吸”莫特绝缘体,氧原子将电子从莫特绝缘体中吸出去,留下更多的空间让剩余的电子流动。氧气充足的条件下,绝缘体就能变成导体。
如何制备出“魔角”结构的石墨烯
在研究石墨烯的电子性质时,研究人员开始研究简单的石墨烯堆。研究人员首先从石墨中剥离一块石墨烯薄片,然后用涂有粘性聚合物的玻璃片和一层氮化硼绝缘材料,小心地将一半的薄片剥离出来,从而制造出两片超晶格。然后他们轻轻地转动玻璃片,拿起了石墨薄片的第二部分,贴在前半部分上。这样,他们就得到了一个超晶格的偏移结构,这是与石墨烯原始蜂窝晶格截然不同的结构。
研究人员重复了几次这个实验,做了几个装置,使石墨烯超晶格在0-3°之间旋转不同的角度,测量电流通过。如果旋转角度下降0.2°,所有的物理现象消失,没有超导体或莫特绝缘体出现,所以必须非常精确地对准旋转角度。
1.1°被认为是一个“魔角”,研究人员发现,石墨烯超晶格电子类似扁平带结构,就像莫特绝缘体,无论动量是多少,所有的电子携带相同的能量。研究人员说:“想象汽车的动量是质量×速度,如果以30英里/小时的速度行驶,汽车会有一定的动能。如果以60英里/小时的速度行驶,这个动能就会更高。而我们现在的情况是想象不管速度是30、60或是100英里/小时,都拥有同样的能量。”对电子来说这就意味着即使它们占据了半填充的能带,一个电子的能量不比任何其他电子的多,不足以使它在这个能带内移动。因此,即使这样半填充的能带结构应该像导体一样,它却表现为绝缘体的特性,更确切一点说是莫特绝缘体。
把“魔角”结构的石墨烯做成超导体
研究人员从之前的结论中得到这样一个想法:如果他们能把电子添加到这些类似莫特绝缘体的超晶格中,就像用氧掺杂莫特绝缘体使它们变成超导体一样,石墨烯会反过来呈现超导性质吗?为了找出答案,他们将一个小的触发电压施加到“魔角石墨烯超晶格”,向其中加入少量的电子。结果单个电子与石墨烯中的其他电子结合在一起,并且可以流动。过程中,研究人员继续测量材料的电阻,却发现当他们添加一定量的少量电子时,电流就像超导体一样不损耗能量。
更重要的是,研究人员可以在同一个设备中通过调整石墨烯使其变成绝缘体或超导体,或是这之间的任何相位。这与之前其他的方法形成鲜明的对比,以前科学家们需要制备和操作成百上千个单独的晶格,每一个晶格只能在一个电子相位中运行。
也就是说研究人员可以通过研究石墨烯这一种材料就可以获取绝缘体、超导体以及中间任何相位的物理信息。而目前其他任何材料都还不具备这种性质。