基本內容
摘 要：運用高能球磨法製備了納米尺度的W和稀土氧化物混合粉體，通過熱壓燒結製得晶粒尺寸仍為納米級的陰極塊體材料。分析了納米晶陰極材料引弧性能優於傳統陰極材料的原因。
關鍵字：納米W；高能球磨；陰極材料
隨著鎢極惰性氣體保護焊（TIG）和等離子（PLASMA）等鄰域內自動焊，等離子噴射、切割，高精度焊接等一系列新技術、新工藝的興起，要求電極材料具有突出的可靠性和穩定性。熱電子發射性能、起弧性能、高溫耐燒蝕性能等是影響陰極材料使用性能的主要因素。純金屬鎢極發射效率低、高溫下再結晶形成等軸晶組織而變脆、易斷裂。而致力於新型電極材料的研究目前集中在稀土（鑭、鈰、釔及其複合氧化物）鎢電極材料方面。
金相學研究表明，電極的使用性能強烈依賴於稀土金屬氧化物。燃弧過程中它們的行為是影響電極使用性能、電極溫度、逸出功和電極穩定性的最重要的因素。通常情況下由於添加的稀土金屬氧化物擴散速率遠小於它的蒸發速率以及氧化物分布不均勻導致陰極的電弧燒蝕嚴重而限制了陰極材料的使用。因此稀土金屬氧化物的補給與表面蒸發之間的平衡是實現穩定和長壽命工作的關鍵。另外，鎢電極的晶粒形狀也會影響稀土氧化物的行為和穩定性，並影響鎢極的燒損情況。
納米晶體由於小尺寸量子效應導致微粒熔點急劇下降、擴散性能增強、晶體穩定性提高等特性用於鎢陰極材料製備可使陰極性能得以改善，同時可以實現稀土氧化物的均勻分布。本文通過試驗研究的納米陰極材料的製備過程並比較了其與常規陰極材料的使用性能。
1 試驗
試驗的工藝過程。
1．1 納米粉的製備
高能球磨法具有設備和工藝簡單等優點，被普遍接受為製備納米材料的方法之一。它能製備常規方法難以獲得的高熔點金屬（如鎢等）或合金納米材料。高應變速率下由位錯的密集網路組成的切變帶的形成是高能球磨導致納米晶結構的主要形變機制。球磨最終獲得的材料是由相互間無規則取向的納米微晶粒組成。合理控制工藝可以使得稀土氧化物在鎢中均勻分布並使二者尺寸均達到納米級。
1．2 雜質和氧化物的去除
高能球磨的主要缺點是雜質和氧化，雜質多為球磨設備引入如球磨筒壁、攪拌桿和磨球。氧化則主要由於材料在達到納米級時活性增大而設備密封不嚴成形的。雜質的去除主要通過化學酸洗和鹼洗，化學處理後的粉末須經乾燥和分散處理。
（1）酸洗去除鐵雜質：2Fe+2HCL=FeCL+H
關鍵字：納米W；高能球磨；陰極材料
隨著鎢極惰性氣體保護焊（TIG）和等離子（PLASMA）等鄰域內自動焊，等離子噴射、切割，高精度焊接等一系列新技術、新工藝的興起，要求電極材料具有突出的可靠性和穩定性。熱電子發射性能、起弧性能、高溫耐燒蝕性能等是影響陰極材料使用性能的主要因素。純金屬鎢極發射效率低、高溫下再結晶形成等軸晶組織而變脆、易斷裂。而致力於新型電極材料的研究目前集中在稀土（鑭、鈰、釔及其複合氧化物）鎢電極材料方面。
金相學研究表明，電極的使用性能強烈依賴於稀土金屬氧化物。燃弧過程中它們的行為是影響電極使用性能、電極溫度、逸出功和電極穩定性的最重要的因素。通常情況下由於添加的稀土金屬氧化物擴散速率遠小於它的蒸發速率以及氧化物分布不均勻導致陰極的電弧燒蝕嚴重而限制了陰極材料的使用。因此稀土金屬氧化物的補給與表面蒸發之間的平衡是實現穩定和長壽命工作的關鍵。另外，鎢電極的晶粒形狀也會影響稀土氧化物的行為和穩定性，並影響鎢極的燒損情況。
納米晶體由於小尺寸量子效應導致微粒熔點急劇下降、擴散性能增強、晶體穩定性提高等特性用於鎢陰極材料製備可使陰極性能得以改善，同時可以實現稀土氧化物的均勻分布。本文通過試驗研究的納米陰極材料的製備過程並比較了其與常規陰極材料的使用性能。
1 試驗
試驗的工藝過程。
1．1 納米粉的製備
高能球磨法具有設備和工藝簡單等優點，被普遍接受為製備納米材料的方法之一。它能製備常規方法難以獲得的高熔點金屬（如鎢等）或合金納米材料。高應變速率下由位錯的密集網路組成的切變帶的形成是高能球磨導致納米晶結構的主要形變機制。球磨最終獲得的材料是由相互間無規則取向的納米微晶粒組成。合理控制工藝可以使得稀土氧化物在鎢中均勻分布並使二者尺寸均達到納米級。
1．2 雜質和氧化物的去除
高能球磨的主要缺點是雜質和氧化，雜質多為球磨設備引入如球磨筒壁、攪拌桿和磨球。氧化則主要由於材料在達到納米級時活性增大而設備密封不嚴成形的。雜質的去除主要通過化學酸洗和鹼洗，化學處理後的粉末須經乾燥和分散處理。
（1）酸洗去除鐵雜質：2Fe+2HCL=FeCL+H
