Помощь в учёбе, очень быстро...
Работаем вместе до победы

Разработка технологии получения и исследование свойств электродных материалов на основе вольфрама для интенсивных источников света

Диссертация: Разработка технологии получения и исследование свойств электродных материалов на основе вольфрама для интенсивных источников света
ДиссертацияПомощь в написанииУзнать стоимостьмоей работы

На основании проведенных исследований разработан метод изготовления эрозионностойких электродов для интенсивных источников света со сроком службы превышающем ВИ-30 не менее чем на 25%. Применение теории трения позволило разработать аналитические зависимости поведения пластифицированных гранул при уплотнении и взаимодействии с шероховатостью матрицы. Исследована двухкомпонентная смесь эмиссионной… Читать ещё >

Содержание

  • 1. Аналитический обзор литературы
    • 1. 1. Электродные материалы на основе вольфрама
    • 1. 2. Основные процессы на электродах дугового разряда
    • 1. 3. Классификация дуговых разрядов
    • 1. 4. Механизм выхода электронов с поверхности катода
    • 1. 5. Работа выхода электрона. 13 1.5.1. Работа выхода электрона вольфрама
    • 1. 6. Эрозия электродов
    • 1. 7. Электроды высокоинтенсивных источников света
    • 1. 8. Технология производства электродов
    • 1. 9. Способы удаления связки, смазки и пластификатора из прессовок
    • 1. 10. Краткое описание теории капиллярно-пористого тела А.В.Лыкова
      • 1. 10. 1. Поведение жидкости в капиллярно-пористых телах
      • 1. 10. 2. Механизм фильтрационного процесса
      • 1. 10. 3. Теория сушки капиллярно-пористых тел
      • 1. 10. 4. Свойства тонких слоев жидкости
      • 1. 10. 5. Сушка капиллярно-пористых тел
      • 1. 10. 6. Влага — и теплообмен между поверхностью материала и окружающей средой
      • 1. 10. 7. Перенос влаги в пористых телах
  • 2. Характеристика исходных материалов и методы проведения экспериментов
    • 2. 1. Характеристика исходных материалов
    • 2. 2. Фазовый рентгеноструктурный анализ и измерение периода решетки бадделеита и спеченного электродного материала
    • 2. 3. Исследование микроструктуры образцов
    • 2. 4. Метод предварительного планирования экспериментов
  • 3. Исследование процесса прессования и удаления пластификатора
    • 3. 1. Исследование влияния зольного остатка различных пластификаторов на спекание чистого порошка вольфрама
    • 3. 2. Удаление пластификатора «мокрым» прессованием
    • 3. 3. Конструкция пресс-формы для удаления пластификатора
    • 3. 4. Влияние оксидов на уплотнение порошка вольфрама
    • 3. 5. Исследование процесса прессования гранулированного материала
    • 3. 6. Усовершенствованная конструкция пресс-формы для удаления пластификатора
    • 3. 7. Удаление пластификатора методом конвекционной сушки
  • 4. Спекание
    • 4. 1. Кинетика уплотнения
    • 4. 2. Влияние оксидов на уплотнение порошка вольфрама при спекании
  • 5. Свойства композиционного материала
    • 5. 1. Исследование теплопроводности спеченного материала
    • 5. 2. Эрозионная стойкость спеченного материала
    • 5. 3. Обоснование выбора состава электродного материала по результатам эксперимента
  • Выводы

Разработка технологии получения и исследование свойств электродных материалов на основе вольфрама для интенсивных источников света (реферат, курсовая, диплом, контрольная)

Снижение стоимости электродных материалов при сохранении или даже повышении эксплуатационных свойств электродов не утрачивает своего значения до сих пор и представляет актуальную задачу для всех промышленно развитых стран. В условиях распада СССР перед Россией стоит дополнительная задача — ориентация на собственные ресурсы и возможности. В нашей стране в г. Ковдоре (Мурманская область) существует месторождение, на котором добывают минерал бадцелеит (природный Z1O2). Ковдорский бадделеит — это высокотемпературный минерал, который не изменяет свою кристаллическую решетку при нагревании до 1900 °C и, в отличие от бадделеита других месторождений, содержит в своей кристаллической решетке Sc, Се, Gd, представляющих интерес как эмиссионные добавки. Еще одной изоморфной примесью в бадделеите является НЮг. Следует отметить, что ранее чистые минералы в качестве эмиссионных добавок не применяли. В связи с этим использование бадделеита в качестве эмиссионной добавки к вольфраму имеет большие перспективы в свете выше перечисленных проблем.

Другой, не менее важной задачей, является не термический способ удаления пластификатора, т.к. при термическом разложении пластификатора, зольный остаток загрязняет электродный материал.

Не термический способ удаления пластификатора, метод «фитиля», основан на использовании порошка «тампона», который требует своей регенерации, что увеличивает затраты и усложняет технологию производства. Поэтому необходимо разработать простой, дешевый и универсальный способ удаления пластификатора после прессования без использования порошка «тампона».

А.В. Лыков изучал взаимодействие капиллярно-пористых тел с жидкостью, проникновение её внутрь и последующее испарение. Для исследований А. В. Лыков использовал модельные объекты, строительные материалы, пищевые продукты, хромовую кожу и другие вещества.

Однако никто не рассматривал применение теории А. В. Лыкова в порошковой металлургии.

Взаимодействие жидкости с частицами капиллярно-пористого тела имеет два граничных состояния: защемленная вода и защемленный воздух. Это позволяют предположить существование переходной области, которая должна обладать иными, отличающимися от граничных состояний, свойствами.

Механизм пропитки капиллярно-пористого тела, перемещение жидкости в объеме образца в процессе сушки, позволяют предположить, что, используя теорию А. В. Лыкова, можно разработать принципиально новый, универсальный способ удаления пластификатора из объема прессовки, отличающийся от метода «фитиля».

Выводы.

1. На основании проведенных исследований разработан метод изготовления эрозионностойких электродов для интенсивных источников света со сроком службы превышающем ВИ-30 не менее чем на 25%.

2. Положено начало новому направлению в прессовании гранулированных порошков — «мокрое» прессование.

3. Теория А. В. Лыкова позволила обосновать и разработать новый способ удаления пластификатора — сушкой после «мокрого» прессования.

4. Разработаны конструкции пресс-форм, позволяющие прессовать, частично отмывать пластификатор и пропитывать прессовку растворителем.

5. На основании теории А. В. Лыкова определены условия, при которых растворенный пластификатор можно вывести на поверхность прессовки.

6. Применение теории трения позволило разработать аналитические зависимости поведения пластифицированных гранул при уплотнении и взаимодействии с шероховатостью матрицы.

7. Экспериментально установлено при структурной деформации существование зоны уравновешивания приложенной нагрузки. Она зависит от размера пластифицированных гранул порошка и определяется числом слоев.

8. Исследована двухкомпонентная смесь эмиссионной добавки вольфрамового электрода, получены аналитические зависимости и построены диаграммы «состав-свойство».

9. Подтверждены теоретические представления М. Ю. Балынина о консолидации и разупрочнении в процессе прессования гранулированных порошков.

10. Установлено различное влияние цирконатов иттрия и гадолиния на процесс спекания композиционного материала на основе вольфрама.

11. Эмиссионные свойства природного отечественного оксида циркония (бадделеита), обусловленные наличием в кристаллической решетке гафния, скандия, церия и гадолиния выше, чем у химически чистой ZrC>2.

Показать весь текст

Список литературы

  1. Авторское свидетельство СССР № 898 676. Опубликован 20.06.99 г. БИ № 17.
  2. Ю.Н., Павлов В. Г., Пучков В. Н. Трение и износ в экстремальных условиях. М.: Машиностроение, 1986, 224с.
  3. Е., Гебхарт Е. Газы и углерод в металлах. М.: Металлургия, 1980, 712 с.
  4. Mahan А.Н., Riddle T.W., Dunning F.B., Walters J.K. Effects of adsorbates on electron diffraction tungsten (001). 111/ Nitrogen over layer // Surface Sci.1980. Vol. 93. #2−3. p. 550−562.
  5. Somerton C., King D.A., A case of under layer chemisorption: nitrogen on W (110)// Surface Sci.1979. Vol. 89. #1−3. p. 391−402.
  6. B.M. Амосов, Б. А. Карелин, В. В. Кубышкин. Электродные материалы на основе тугоплавких металлов. М.: Металлургия. 1976. 224с.
  7. Н.В. Плешивцев. Катодное распыление. М.: Атомиздат. 1968, 347с.
  8. В. Финкельбург, Г. Меккер. Электрические дуги и термическая плазма. М.: ИЛ, 1961 396с.
  9. Г. Н. Рохлин. Газоразрядные источники света. М.: Энергия. 1966. 566с.
  10. И.Г. Катодные процессы электрической дуги. М.: Наука, 1968, 244с.
  11. В.Финкельбург, Г. Меккер. Электрические дуги и термическая плазма. М.: ИЛ, 1961 396с.
  12. В.И. Раховский. Физические свойства коммуникации электрического тока. М.: Наука. 1970. 536с.
  13. Эмиссионные свойства материалов / Фоменко B.C. Киев. Наукова думка, 1981, 320с.
  14. Я.И. Волновая механика. JI.M.: Гостехиздат, 1934. с. 307−310.
  15. Структура и свойства малых металлических частиц / Морохов И. Д., Петинов В. П., Трусов Л. И., Петрунин В. Ф. // УФН. 1981. т. 133. № 4 с 653−692.
  16. Л.А. Работа выхода электрона неидеальной поверхности металла. 2. Ступенчатая поверхность и поверхность микрогранул // ЖТФ. 1980. Т. 50. № 2. с 355−361.
  17. Л.А., Мартьипок Е. Н., Резник А. И. Работа выхода электрона неидеалыюй поверхности металла 3. Размерная зависимость малых частиц //ЖТФ. 1982. Т. 52. № 6. с 1175—1181.
  18. Исследование адсорбции газов и её влияние на работу выхода электрона и электропроводность плазменного вольфрама / Ибрагимов А. Т., Каламазов Р. У., Кальков А. А., Цветков Ю. В. // Физика и химия обработки материалов. 1983. № 3. с 114−121.
  19. Ю.Н., Сумин В. И., Власов В. Г. Значение контактных явлений в восстановительных процессах / Термодинамика и кинетика восстановления металлов. М.: Наука. 1972 с 27−30.
  20. Р.У., Цветков Ю. В., Кальков А. А. Высокодисперсные порошки вольфрама и молибдена. М: Металлургия. 1988 192с.
  21. В.И. Раховский. Физические свойства коммуникации электрического тока. М.: Наука. 1970. 536с.
  22. Д.Г. Плазменная резка. Л.: Машиностроение, 1972, 168с.
  23. Получение мелкодисперсного порошка вольфрама с равномерно распределенной окисью иттрия для электродов / Мороков В. И., Файфер С. И., Савранская Е. С. и др.// Ж. Электронная техника, сер. Материалы, 1973, вып. 8, с 106−107.
  24. Влияние химической предыстории и термообработки на микроструктуру сплавов вольфрам -редкоземельный окисел / Мороков В. И., Файфер С. И., Савранская Е. С. и др.// Ж. Электронная техника, сер. Материалы, 1973, вып. 8, с 109−111.
  25. Сплавы редких металлов с особыми физическими свойствами /Файфер С.И., Мороков В. И. и др. М.: Наука, 1979 с 200−204.
  26. В.И. Исследование условий получения и свойств эрозионностойких спеченных материалов на вольфрамовой основе для оптических источников излучения: Автореф. Дисс. канд. тех. наук / МИСиС 1982. 25с.
  27. Физико-механические свойства вольфрама с добавками соединений РЗМ / Арзамасов В. Б., Волчков А. Н., Малиновский B.C., Полякова И.А.//Ж. Порошковая металлургия, 1981, № 9, с 83−87.
  28. Авторское свидетельство № 674 463 МКИ В 22 F 3/20. Заявл. 31.10.1977 г.
  29. Патент США № 3 275 435 кл. 75−201 (1966).
  30. Патент СССР № 590 085 кл. МКИ В 22F3/12. Опубликовано 30.01.78 г. БИ № 4.
  31. Э.С. Импульсные источники света. М.: Госэнергоиздат. 1961. 320с.
  32. Патент 6 559 600 США МПК7 Н 01 J 17/16. Разрядная лампа, источник света и проекционной элемент воспроизведения изображений. № 09/441 041- Заявл. 16.11.199. Опубл. 06.05.2003- Приор. 17.11.1998, № 10−325 734 (Япония) НПК 31 634.
  33. Трение, изнашивание и смазка. Справочник в 2-х кн./под ред. И. В. Крагельского, В. В. Алисина. М.: Машиностроение, 1978,400с.
  34. A.B. Тепло и массообмен в капиллярно-пористых телах. М.: Гостехиздат. 1954. 296с.
  35. Keey R. B/ Drying principles and practice, Pergamon Press, 1972.
  36. C.M. Обогащение руд. M.: Металлургиздат, 1953. 515с.
  37. Aris R. On the dispersion of a solute by diffusion, convection and exchange between pases./ «Proc. Roy. Soc», 1959, Vol. 11. p 194.
  38. A.B. Тепломассобмен. Справочник 2-е изд. М.: Энергия 1978. 479с.
  39. Взаимодействие пористо-капиллярной структуры и морозостойкости керамического материала./ В. З. Абдурахимов, М. П. Зелиг, Е. С. Абдурахимова, В. А. Юмина, В. Д. Абдурахимов.// Ж. Металловедение, 6 (99), 2005.
  40. А.В. Тепло и массообмен в процессе сушки. М-Л: Госэнергоиздат. 1956.464с.
  41. Исследование тепло- и массообмена при испарении жидкости из капиллярно-пористых тел./ Лыков А. В., Васильева YB. il ИФЖ, 1968, 14, № 3.
  42. А.В. Теория переноса энергии вещества. Минск АН БССР. 1959. 330с.
  43. Belghith М.М., Le Fur В. «Acad Sci Paris, 1969, vol 268. p. 349.
  44. В.А. Теория сушки. M.: Энергия 1968. 471с.
  45. В.Н., Ипатова С. И., Котляр Н. П. и др. Металлургия вольфрама, молибдена и ниобия. М.: Наука. 1967. с 142−149.
  46. Керамика на основе диоксида циркония (Обзор) / Витяз П. А. и др. // Порошковая металлургия, 1989, № 12, с 45−50.
  47. Механические и технологические свойства металлов. Справочник /Бобылев А.В. М.: Металлургия, 1980, с 176−181.
  48. Кристаллохимия / Г. В. Бокий М.: Наука, 1971, 399с.
  49. Огнеупоры и их применение /под ред. Я. Имануры М.: Металлургия 1984, 446с.
  50. Экспериментальные работы по теории металлургических процессов /под редакцией Арсентьева П. П. М.: Металлургия, 1989, 287с.
  51. М.П. Кристаллография, М.: Высшая школа, 1984. 375с.
  52. Получение двуокиси циркония из бадделеитового концентрата / Коленкова М. А. и др. // Известия ВУЗов. Цветная металлургия, 1970, № 6.
  53. Физико-химические свойства отечественного бадделеита / Коленкова М. А. и др. // Известия ВУЗов. Геология и разведка, 1985, № 9, с 128−131.
  54. Практическая растровая электронная микроскопия, /под ред. Дж. Гоулдстейна, X. Яковица, М.: МИР, 1978, 656с.
  55. А.П. Грудев, Ю. В. Зильберг, В. Т. Тилик. Трение и смазки при обработке металлов давлением. Справочник. М.: Металлургия, 1982, 312с.
  56. Т.Г. Плаченова и С. Д. Колосенцева. Порометрия. JL: Химия, 1988. 175с.
  57. Румшисский JT.3. Математическая обработка результатов эксперимента. М.: Наука. 1971. 192с.
  58. В.В. Налимов, Н. А. Чернова, Статистические методы планирования экстремальных экспериментов. М.: Наука, 1965.
  59. Fisher R.A., The Design of Experiments 6-th. ed. London, Oliver and Soyd. 1951.
  60. Box G.E.P., Wilson K.B., On the experimental attainement of optimum conditions, J. Roy. Statist. Soc. В 13, #1,1 (1951).
  61. Scheffe H. Experiments with mixtures, J. Roy. Statist. Soc. В 20, #2, 344 (1958).
  62. Kiefer J., J. Roy. Statist. Soc. В 21, #2, 272 (1959).
  63. Box G.E.P., Jenkins G.M., Some statistical aspects of adaptive optimisation and control, J. Roy. Statist. Soc. В 24, #2, (1962).
  64. Новые идеи в планировании эксперимента, /под ред. В. В. Налимова. М.: Наука, 1969, с 315−334.
  65. И.Г. Применение математических методов для исследования многокомпонентных систем. М.: Металлургия, 1974,176с.
  66. И.Г. Планирование эксперимента для исследования многокомпонентных систем. М.: Наука, 1976, 390с.
  67. Ф.С. Планирование эксперимента на симплексе при изучении металлических систем. М.: Металлургия, 1985, 256 с.
  68. Е.С. Harrington. Industry Quality Control, 1965, 21, № 10.
  69. Ю.П. Адлер, Е. В. Маркова, Ю. В. Грановский Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий. М.: Наука, 1976, 279с.
  70. Влияние пластификаторов на свойства спеченного порошка вольфрама. Мокрое прессование пластифицированных смесей / Лопатин В. Ю., Шумейко В. В. // Цветные металлы, 2005, № 8, с 28−31.
  71. М.Ю. Бальшин, С. С. Кипарисов. Основы порошковой металлургии. М.: Металлургия, 1978 184с.
  72. Л.Г. Введение в термографию. М.: Наука, 1969, 395с.
  73. В.Н. Анцифиров, Г. В. Бобров, Л. К. Дружинин, и др. /под ред. Б. С. Митина. Порошковая металлургия и напылённые покрытия. М.: Металлургия, 1987, 792с.
  74. X. Кухлинг. Справочник по физике. М.:МИР, 1982, 519с.
  75. Н.И. Кошкин, М. Г. Ширкевич. Справочник по элементарной физике. М.: Наука, 1982, 208с.
  76. Г. А. Либенсон, В. Ю. Лопатин, Г. В. Комарницкий. Процессы порошковой металлургии, Т.2, М.: МИСИС, 2002. 320с.
  77. В.Д. Джонс. Основы порошковой металлургии. Прессование и спекание. М.: МИР, 1965, 403с.
  78. Kuczenski G.C., Zaplatynckyi I., J. Metals, 8 (2), 215,216, (1956).
  79. Г. А. Меерсон. Сб. Вопросы порошковой металлургии. Киев, 1955, с.
  80. А.В. Тепло и массообмен при низких температурах. Минск: Наука и техника. 1970. 175с.
  81. Сплавы для термопар./Рогельберг И.Л., Бейлин В. М. Справочное изд. М.: Металлургия, 1983. 359с.
  82. Kiyoshi Kuribayashi and etc., High-Temperature Phase Relatios in the System Y203 Y203-W03. J. of American Ceramic Society, Vol. 63, No. 11−12. 1980.
  83. Исследование теплофизических свойств плазменных порошков вольфрама и карбида титана/Ибрагимов А.Т., Каламазов Р. У., Мухаммедов С. М., Цветков Ю. В. //Препринт ИЯФ АН Уз. ССР № 845, Ташкент, 1981, 12с.
  84. Скоростной метод определения теплофизических характеристик материалов Волькштейн B.C. Киев: Наук. Думка, 1979, 200с.
  85. Редкоземельные металлы и их тугоплавкие соединения /Гордиенко С.П., Феночка Б. В., Фесенко В. В. и др./ Киев: Наук. Думка, 1971, 168с.
  86. Расчет обобщенной проводимости гетерогенных систем. / Оделевский В. И. //ЖЭТФ, 1951, вып. 21, № 6, с 678−680.
  87. А.Н. Металлургия тугоплавких редких металлов. М.: Металлургия, 1986. 440с.
  88. Физико-химические свойства окислов. Справочник /под ред. Г. В. СамсоноваМ.: Металлургия 1978. 456с/.
  89. О повышении долговечности катодных материалов на основе вольфрама / Амельчева К. А., Белова И. К., Бондаренко Г. Г., Коржавый А. П. // Металлы, № 4, 2003, с106−113.
  90. Пористые проницаемые материалы. Справочник /под ред. С. В. Белова, М.: Металлургия, 1987. 335с/
Заполнить форму текущей работой

Пора сдавать?