鋇鎢電極的晶粒尺寸對(duì)其性能(如電子發(fā)射能力、熱穩(wěn)定性和機(jī)械強(qiáng)度)至關(guān)重要,其影響因素可歸納如下:
1. 原材料特性
粉末細(xì)微性與均勻性:初始鎢粉和鋇鹽的細(xì)微性越小且分佈均勻,燒結(jié)時(shí)晶粒生長(zhǎng)更易控制。納米級(jí)粉末可促進(jìn)緻密化並細(xì)化晶粒。
鋇的含量與存在形式:鋇通常以氧化物或複合相形式存在。適量鋇可形成第二相顆粒,釘紮晶界;過量可能導(dǎo)致顆粒聚集,削弱細(xì)化效果。
雜質(zhì)含量:雜質(zhì)可能阻礙或促進(jìn)晶界遷移,高純度原料有助於精確調(diào)控晶粒尺寸。
2. 燒結(jié)工藝參數(shù)
燒結(jié)溫度與時(shí)間:高溫或長(zhǎng)時(shí)間保溫加速原子擴(kuò)散,導(dǎo)致晶粒粗化。需平衡緻密化與晶粒生長(zhǎng),尋找最佳溫時(shí)窗口。
升溫/冷卻速率:快速升溫減少低溫階段晶粒生長(zhǎng);快速冷卻抑制高溫晶粒粗化。
燒結(jié)氣氛:氫氣或真空環(huán)境可避免氧化,影響鋇的揮發(fā)及第二相形成,從而調(diào)控晶粒尺寸。
3. 添加劑與第二相作用
稀土氧化物摻雜:添加La?O?、Y?O?等可形成納米級(jí)第二相顆粒,通過Zener釘紮效應(yīng)抑制晶界遷移。
鋇的揮發(fā)控制:高溫下鋇可能揮發(fā),需優(yōu)化燒結(jié)條件或添加穩(wěn)定劑(如Al?O?)以維持第二相含量。
4. 製備方法
粉末合成技術(shù):機(jī)械合金化或化學(xué)法(如溶膠-凝膠)可改善粉末均勻性,細(xì)化初始顆粒。
成型壓力:高壓(如熱壓燒結(jié))促進(jìn)緻密化,減少孔隙率,抑制晶粒異常生長(zhǎng)。
5. 後續(xù)處理
熱處理:退火可能引發(fā)再結(jié)晶,需控制溫度避免晶粒過度長(zhǎng)大。
塑性加工:軋製或鍛造引入位錯(cuò),再結(jié)晶後可能細(xì)化晶粒,但鋇鎢電極通常以燒結(jié)態(tài)使用,影響較小。
6. 第二相分佈與釘紮效應(yīng)
鋇化合物(如BaWO?)的尺寸和分佈對(duì)釘紮效果至關(guān)重要。均勻分佈的納米顆粒可顯著細(xì)化晶粒,而粗大或團(tuán)聚的顆粒作用有限。