國內鉬行業研究熱點分析

武 洲，李 晶，劉曉輝,姚云芳

(金堆城鉬業股份有限公司技術中心，陜西 西安 710077)

0 引 言

鉬是一種稀有金屬，是不可再生的重要戰略資源，是發展高新技術、實現國家現代化、建設現代國防的重要基礎材料。鉬以其獨特的性能廣泛應用于鋼鐵工業、有色金屬工業、核工業、航空航天工業、化學化工、電子工業等領域。隨著時代的變遷和科學技術的不斷發展，科研工作者對鉬的研究也越來越深入、鉬的新用途也不斷地被發掘出來[1]。毫無疑問，鉬行業的每一點進步，每一項成果都會以文獻的形式表現出來，研究分析文獻發表時間、下載次數、被引次數等關鍵信息，可以得出鉬行業發展的方向及研究熱點，而在國內最方便直接的文獻來源就是中國知網。

知網是指國家知識基礎設施(National Knowledge Infrastructure，NKI)，1998年由世界銀行提出。中國知網是由清華大學、清華同方發起，始建于1999年6月，是集期刊雜志、博士論文、碩士論文、會議論文、報紙、工具書、年鑒、專利、標準、國學、海外文獻資源為一體的、具有國際領先水平的網絡出版平臺。中心網站的日更新文獻量達5萬篇以上，是世界上全文信息量規模最大的“CNKI數字圖書館”[2]。

可以肯定，國內鉬行業所有公開發表的與鉬相關的文獻資料均可在中國知網數據庫中搜索到。有鑒于此，中國知網中的鉬行業相關文獻必然包含國內鉬行業的最新研究成果、最新研究信息、最新研究方向和最近研究熱點。截止2018年底，以“鉬”為關鍵詞獲得在庫文獻量為33 138條[3]，本文以此為研究對象，通過文獻發表時間、發表數量、下載次數、被引次數、專業類別等方面進行對比分析，探討鉬行業近期科研工作者的關注方向及研究熱點，為鉬行業生產者、加工者、研究者提供一些參考。

1 鉬行業發展的總體趨勢

為考察鉬行業發展的總體趨勢，僅以“鉬”為關鍵詞，截止2018年底在中國知網數據庫中共搜得與鉬相關文獻33 138篇，選取2004年到2018年近15年的文獻為樣本，考察鉬行業的研究變化趨勢。

圖1 近15年來鉬相關文獻數量變化趨勢

從圖1中可以清晰看出，鉬相關文獻發表數量呈逐年上升趨勢，于2006年突破千篇大關，并不斷上升。在2013年達到頂點，發表數量為1 800余篇。隨后幾年有所波動并且2016年又有回升。2017、2018年文獻數量下降較多，應該與近年來總體經濟大趨勢有關。2018愈演愈烈的中美貿易戰、史上最強力度的環保治理等因素是造成2018年鉬相關文獻數量下降不可避免的原因。

鉬主要用于鋼鐵工業，雖然各類鋼鐵中添加的鉬含量不大，但鋼鐵產量基數非常巨大，其鉬的消費量可占鉬總消費量的80%左右。金屬鉬及其合金作為稀有金屬，主要的特點是具有良好的導熱性、導電性、低熱膨脹系數、高溫強度、低蒸氣壓和耐磨損等特性，有鑒于此，它具有的優良物理和機械性能，除了作為鋼鐵行業的添加劑，提高鋼鐵強韌性等性能之外，對鉬的氧化物或其他化合物進行提純及精細加工，制備出的鉬化工產品、板材、絲材等金屬及其合金產品也應用于很多領域中，尤其是隨著互聯網時代的發展，研發出與其相關的很多新興領域，如照明行業、LED顯示行業、光伏太陽能行業、航空航天領域、核電領域等[4-7]。因此，從圖1可以看出，與鉬相關的文獻近15年來呈現出較明顯的上升趨勢。

總體來說，隨著科技的發展和社會的進步，鉬行業的文獻數量逐年呈現上升趨勢。雖然發展到某一階段有所減緩，甚至有所回落，但隨著研究的深入、細化、新用途的開發，相信還會有持續不斷的增長。

2 鉬產業鏈研究趨勢分析

產業鏈是產業經濟學中的一個概念，是各個產業部門之間基于一定的技術經濟關聯，并依據特定的邏輯關系和時空布局關系客觀形成的鏈條式關聯關系形態。產業鏈的本質是用于描述一個具有某種內在聯系的企業群結構，它是一個相對宏觀的概念[4]。鉬產業鏈屬于狹義產業鏈范疇，通常是指從鉬的采礦、選礦、冶煉、再到深加工。鉬產業鏈中一般包含鉬精礦、工業三氧化鉬、鉬酸銨、高純三氧化鉬、鉬粉、鉬制品等相關產品。

分別以各環節的主要產品為關鍵詞，選取2004～2018年近15年的文獻為樣本，考察鉬產業鏈中相對的研究重點。

圖2 鉬產業鏈中文獻分布情況

圖2為鉬產業鏈2004～2018年近15年的文獻分布情況。從圖2中可以看出，鉬礦是鉬產業鏈的最基礎環節，也是研究的重中之重，文獻數量遠超其他環節。其次是鉬酸銨，屬于鉬化工環節。鉬鐵主要用于鋼鐵冶煉，作為鋼鐵添加劑，提高鋼鐵的性能，居第三位。除此之外，鉬化工后續產品都屬于鉬金屬深加工環節，該環節產品比較豐富，品種多樣，研究點也比較分散，但全部加合起來，可以超越鉬化工環節的鉬酸銨，居第二位。

我國鉬礦資源較豐富，很多礦產公司在20世紀50年代開始陸續進行開采，經過半個多世紀的生產及相關技術研究，逐漸形成了較為成熟的產業鏈和產品規范，也積累了大量的產品數據及生產經驗。但近十多年國內陸續勘探及開采出了很多鉬礦床，而不同的礦山含有鉬的品位、伴生礦的類型及含量、以及礦石種類等與之前的礦山相比仍存在很大的差異，有些礦石中含有的其他伴生元素在提純及浮選分離中存在很多技術難題，如果仍采用上世紀的設備及工藝已經不能適應高質量鉬礦石的生產。同時，伴隨著后序精細產品的質量要求，對原料的純度及質量上也提出了更高的要求。因此，有關鉬礦的文獻數量在近15年來占有較大的比例。

綜上所述，鉬產業鏈中近15年來的研究重點是基礎環節的鉬礦和末端的鉬深加工環節，而且鉬深加工環節因產品豐富，有新產品、新用途不斷的被開發出來，其文獻數量也有不斷上漲的趨勢。

3 鉬化工研究領域分析

3.1 鉬化工近15年來總體趨勢分析

鉬化工是鉬產業鏈的一個中間環節，主要是指以工業三氧化鉬為原料，經酸洗或水洗、氨浸、結晶后產出的各種鉬酸銨產品。廣義上還應包括高純三氧化鉬、高純二硫化鉬、各種鉬酸鹽，如鉬酸鈉、鉬酸鉀、鉬酸鈣等。

以“鉬酸”為關鍵詞，基本可以涵蓋鉬化工各類主要產品的研究情況，選取2004～2018年近15年的文獻為樣本，考察鉬化工環節近15年來的發展總體趨勢。

圖3為鉬化工環節2004～2018年近15年的文獻分布情況。從圖3可以發現，鉬化工環節的文獻變化趨勢與鉬行業的總體發展趨勢十分相似。其文獻發表數量也是呈逐年上升趨勢，于2006年突破200篇，并不斷上升。同樣，也是在2017年文獻發表數量有所下降，2018年文獻數量下降較多。鉬化工環節是鉬產業鏈的一個局部，整體的發展趨勢決定局部的發展趨勢，而局部的發展趨勢亦反映整體的發展趨勢，兩者相輔相承，發展趨勢十分相似也是合理的。

圖3 近15年來鉬化工主要文獻變化趨勢

3.2 鉬化工產品分析

為考察鉬化工環節的研究熱點和重點，以“鉬酸鹽”、“鉬酸銨”、“鉬酸鈉”、“鉬酸鈣”、“鉬酸鉍”、“鉬酸鉛”、“鉬酸鐵”、“鉬酸鑭”、“鉬酸鉀”、“鉬酸釔”等鉬化工主要產品為關鍵詞，選取2004～2018年近15年的文獻為樣本，考察鉬化工產品近15年來文獻發表數量。圖4為鉬化工產品2004～2018年近15年的文獻分布情況。

圖4 近15年來鉬化工產品相關文獻分布情況

從圖4可以看出，鉬酸銨是鉬化工產品研究的重中之重，占據絕對的主導地位。鉬酸銨是制備高純度鉬制品的基本原料。比如，熱解離鉬酸銨生產高純三氧化鉬、用硫化氫硫化鉬酸銨溶液生產高純二硫化鉬、通過鉬酸銨生產各種含鉬的化學試劑等[5-8]。鉬酸銨也是生產鉬催化劑、鉬顏料等鉬的化工產品的基本原料，鉬酸銨還具有抑煙阻燃作用，所以鉬酸銨作為鉬化工產品的研究重點也是必然的。

鉬酸鈉可用于制造生物堿、油墨、化肥、鉬紅顏料和耐曬顏料的沉淀劑、催化劑、鉬鹽，也可用于制造阻燃劑和無公害型冷水系統的金屬抑制劑，還用作鍍鋅、磨光劑及化學試劑。由此可以看出，涉及的領域較多，涵蓋生物、化工、生活、金屬鍍膜等，而這些行業近幾年的發展較快，這樣，相應的輔助制劑鉬酸鈉的研究也逐漸增多。其他鉬酸鹽主要應用也是在催化領域，如已報道含有鉍的鉬酸鹽，因其獨特的能帶結構而具有催光化性能。除此之外，鉬酸鐵同樣具有很好的催化性能[9-14]。近年來，鉬酸鹽材料的應用主要集中在光催化、熒光、防腐和負熱膨脹等領域，未來其應用領域還將會拓寬。

總體來說，鉬酸銨是鉬化工產品研究的重中之重，占據絕對的主導地位，而其他鉬酸鹽產品也不斷出現，并不斷拓寬應用領域，但尚處于初步發展研究階段。

3.3 鉬化工產品熱點分析

論文引用率是衡量一篇科技文獻價值的重要指標之一，引用率是科學論文對文獻引用次數。一般來說，引用次數越高說明該文獻價值越高，也可以說明該文獻的研究方向熱度也較高。考察論文被引次數，結合下載次數的分析，可以比較科學地反映出一篇論文的研究方向和熱度。

考察鉬化工產品的研究重點——鉬酸銨，以“鉬酸銨”為關鍵詞，選出論文被引次數前5位，下載次數前5位[15～24]，見表1。

表1 鉬酸銨相關文獻被引及下載次數

從表1可以看出，鉬酸銨文獻被引研究的方向是緩蝕劑、化學分析領域。縱觀被引次數最多的前5篇文章，可以看出鉬酸銨主要傾向于基礎研究方面，且在生物和化學領域研究的熱點較多，說明在這些領域中鉬酸銨可能會有更多的新興領域的應用，后續的研究可以在這些領域中開發出新產品。

用鉬酸銨為原料制備二硫化鉬作為電極材料，下載次數達到3 602次和3 400次之多，說明該方向為鉬酸銨研究的熱點。隨著研究的不斷深入，二硫化鉬不僅僅只是用作潤滑劑，其微觀結構特性使其在新興領域中的應用越來越多，未來對二硫化鉬的研究會更加深入，相應的會開發出更多的新產品，因此，二硫化鉬將是非常熱門的研究重點之一。下文會就二硫化鉬的研究進行專題分析。鉬酸銨生產制備工藝方面的文獻被引、下載次數均沒有突出表現，說明鉬酸銨生產制備工藝均已成熟、穩定。

4 鉬金屬研究領域分析

4.1 鉬金屬領域主要產品分析

鉬金屬具有熔點高、線膨脹系數低、熱導率電導率高、彈性模量高、熱中子捕獲面、延伸性能好等優點，可廣泛用于鋼鐵工業、有色金屬工業、核工業、航空航天工業、化學化工、電子工業等領域。以下就鉬金屬領域進行分析討論。

鉬金屬領域主要產品通常包含鉬粉、鉬板、鉬棒、鉬絲、鉬合金等。以“鉬靶”、“鉬粉”、“鉬合金”、“鉬絲”、“鉬金屬”、“鉬板”、“鉬棒”、“鉬絲”等鉬金屬領域主要產品為關鍵詞，選取2004～2018年近15年的文獻為樣本，考察鉬金屬領域產品近15年來的研究重點與熱點。圖5為鉬金屬領域產品2004～2018年近15年的文獻分布情況。

圖5 近15年來鉬金屬領域文獻分布情況

從圖5中可以看出，與鉬靶相關文獻一騎絕塵，從數量上來說占絕對優勢，應該是鉬產業鏈中鉬金屬環節的熱點和重點，但真實情況并非如此，以下會進行專項分析。除此之外，鉬合金、鉬絲、鉬粉、鉬金屬文獻數量基本相當，熱點、重點不是十分明朗，只是鉬合金稍顯突出。鉬板、鉬棒的研究相對較少，可能是因為鉬板、鉬棒較少用作終端產品，只是一個過渡產品。

為考察鉬合金的發展方向或研究熱點，鉬合金相關文獻被引次數、下載次數見表2。

對表2進行分析，可以看出鉬合金的研究發展方向為航空航天用難熔金屬材料、鉬的高溫抗氧化、TZM合金、醫學植入材料等領域[25-34]。

表2 鉬合金相關文獻被引及下載次數

近年來，隨著航空航天事業的迅猛發展，對難熔金屬材料的應用也逐年增加，尤其鉬具有的耐高溫性能、高的彈性模量、較小的膨脹系數、優異的高溫蠕變性能等，特別是TZM合金具有的高溫高強度、高耐熱性等性能，可以作為固體火箭發動機的喉襯材料，為空間深空探測的發展提供了更廣闊的空間。在鉬中還可以添加一些元素，如錸、鑭、鈦、鈮、碳、鋯、鉿等金屬，可以同時提高鉬合金強度、低溫塑性和焊接性能，使鉬合金再結晶后的脆裂傾向顯著降低，高溫穩定性、尤其是抗熱震性能明顯提高等優點。鉬合金在航天、航空工程中取得了成功的應用，并成為不可缺少的材料。航空航天工業的發展必將對鉬合金提出更新的要求，因此，在航空航天領域中對鉬合金的研究將是未來發展的一個重點，尤其是其在強度、防護和輕量化方面將是鉬合金今后的重要研發方向。

為考察鉬絲的發展方向或研究熱點，鉬絲相關文獻被引次數、下載次數見表3。

對表3進行分析，可以看出鉬絲的研究發展方向為摻鑭鉬絲、電火花線切割鉬絲[35-44]。

鉬絲是相對較傳統的產品，應用領域多為照明行業、電加工行業、熱噴涂行業等。具體應用如用于切割金屬用的線切割絲、高溫加熱爐用材料、加熱絲網等。隨著市場競爭的不斷加劇，用戶對鉬絲產品的質量要求越來越高，尤其是許多國外照明行業客戶，如松下照明、東芝照明、日立家電、飛利浦照明等公司。而在照明行業的很多應用場合，如節能燈、汽車燈的燈絲芯線、支架等，只能用于普通照明的常規鉬絲已不能滿足要求，進而對鉬絲提出了更高品質的要求。

表3 鉬絲相關文獻被引及下載次數

為考察鉬粉的發展方向或研究熱點，鉬粉相關文獻被引次數、下載次數見表4。

表4 鉬粉相關文獻被引及下載次數

對表4進行分析，可以看出鉬粉的研究發展方向為高溫抗氧化、TZM合金、醫學植入材料領域[36, 45-50]。鉬粉是制備鉬合金的基本材料，主要是為制備鉬制品服務，其研究方向與鉬合金研究方向相吻合。

4.2 鉬靶專題分析

鉬靶材產品目前廣泛應用于TFT-LCD(Thin Film Transitor-Liquid Crystal Displays，薄膜半導體管-液晶顯示器)、等離子顯示屏、無機光發射二極管顯示器、場發射顯示器、薄膜太陽能電池、傳感器、半導體裝置以及具有可調諧功函數CMOS(互補金屬氧化物半導體)的場效應晶體管柵極、手機屏幕、平板電腦等領域。隨著電子及信息產業、平面顯示和太陽能電池等高技術產業的迅猛發展，對濺射靶材的需求量越來越大。高熔點、高電導率、較低的比阻抗、較好的耐腐蝕性以及良好的環保性能，使得鉬濺射靶材可在各類基材上形成薄膜。隨著市場對各種類型濺射薄膜材料的廣泛應用，對濺射靶材這一具有高附加值的功能材料需求也在逐年增加，相應的對其技術指標的要求越來越嚴格。近10年內，各種鉬靶飛速發展，有圓靶、平面靶、旋轉靶、合金靶等，平面靶更是從第一代發展到了十一代、十二代。從發展情況來說，鉬靶材理應是研究的熱點和重點。

圖6 鉬靶相關文獻來源分析

對關于鉬靶的近5 000篇文獻，按不同主題進行分類，如圖6所示。從圖6中可以看出鉬靶文獻超過90%以上是在醫學領域，和鉬產業鏈的相關性相去甚遠。目前CT醫療設備向大型化、高端化發展，大型醫院已經開始普及CT、XRT等檢測設備，其中因鉬靶產生的X射線強度適中，對人體影響小，且呈像清晰，在乳腺癌、乳腺腫瘤診斷方面有唯一且不可替代的作用。因此，醫學領域在使用鉬靶上文獻量大也是情有可緣。

以“鉬靶材”為關鍵詞搜得相關文獻僅有25篇，時間主要集中在2014年、2015年，主要研究方向為鉬靶材的組織性能、薄膜濺射性能以及加工工藝方面[51-56]。目前從文獻量和發展趨勢上來分析，鉬靶材的文獻量還沒有形成較大的突破，與鉬靶材的應用和發展極不相稱。

鉬靶材產品是近10年來隨著新興領域的發展而逐漸衍生出來的新產品，作為鉬金屬的終端產品僅僅是相關行業的初級原料，工作原理是用磁控濺射方法，利用離子源形成高速能的離子束流轟擊鉬靶材，將鉬原子沉積到基體表面形成薄膜材料。隨著互聯網時代的到來，液晶顯示屏和手機等的應用越來越多，對鉬靶材產品的需求也越來越大，尤其對終端產品質量的要求越來越高，這就要求鉬靶材產品的品質必須嚴格才能滿足市場需求。因此，鉬靶材產品仍是未來幾年的重要產品之一，也會成為一個比較重要的研究方向。

4.3 二硫化鉬專題分析

二硫化鉬具有六方層狀 (各向異性 ) 的晶體結構，層間以弱的范德瓦爾斯力結合，剪切強度低，被譽為“固體潤滑之王”。它作為良好的固體潤滑劑，具有分散性好、不粘結的優點，可添加在各種油脂里，形成不粘結的膠體狀態，能增強油脂的潤滑性和極壓性，用于高溫、高壓、高轉速、高負荷的機械工作狀態，延長設備壽命，廣泛應用于宇航工程、機械工業制造、電子等方面。

圖7 近15年來鉬金屬領域文獻

圖7為二硫化鉬2004～2018年近15年的文獻分布情況。從圖7中可以發現，2012年之前二硫化鉬的文獻量一直比較穩定，研究方向也基本集中在潤滑方面，也是二硫化鉬傳統應用。2012年之后文獻量呈爆發式增長，2016年達到頂點后，2017年、2018年又有所回落，這段趨勢與鉬行業總體趨勢又吻合。2012年之后文獻的主要研究方向是納米二硫化鉬結構及制備、類石墨烯二硫化鉬及二硫化鉬在光電器件上的應用[20- 21, 23, 57-62]。二硫化鉬文獻量的異軍突起，主要是因為近年來發現二硫化鉬可成為制作晶體管的新型材料。相較于同屬二維材料的石墨烯，二硫化鉬擁有1.8 eV的能帶隙，而石墨烯則不存在能帶隙，因此，二硫化鉬可能在納米晶體管領域擁有很廣闊的應用空間。二硫化鉬是繼石墨烯后，備受國際科學家關注的層狀材料，單層二硫化鉬具有良好發光效率、極佳電子遷移率(可快速反應)與高開關比(電晶體較穩定)，可用于未來新型低耗能邏輯電路，極有可能取代目前硅晶做下一代主要核心元件。

5 結 論

縱觀鉬及其相關系列產品文獻的發表情況可以看出，從鉬礦石到鉬金屬制品，近15年來有著飛速的發展，鉬金屬是重要的戰略物資，不論是基礎研究還是應用研究，鉬的多種化合物、鉬金屬及其相關產品等在各行各業中的應用范圍非常廣泛，從高精尖的航空航天軍工領域到普通生活中照明行業、手機電腦等產品，都離不開鉬金屬。因此，鉬在未來的發展中仍起到至關重要的作用，總之，對鉬的相關研究還有繼續研究發展的空間。

(1)鉬產業鏈中近15年來的研究重點是基礎環節的鉬礦和末端的鉬深加工環節，鉬酸銨的研究緊隨其后。

(2)鉬酸銨是鉬化工產品研究的重中之重，占據絕對的主導地位，而其他鉬酸鹽產品也不斷出現，并不斷拓寬應用領域，但尚處于初步發展研究階段。鉬酸銨研究的方向和熱點是緩蝕劑、化學分析領域和以鉬酸銨為原料制備二硫化鉬。

(3)鉬深加工環節中鉬合金、絲、鉬粉、鉬金屬文獻數量基本相當，熱點、重點不是十分明朗，只是鉬合金稍顯突出。鉬合金的研究發展方向和熱點為航空航天用難熔金屬材料、鉬的高溫抗氧化、TZM合金、醫學植入材料等領域。鉬絲的研究發展方向為摻鑭鉬絲、電火花線切割鉬絲。鉬粉的研究發展方向為高溫抗氧化、TZM合金、醫學植入材料領域。

(4)鉬靶文獻超過90%以上是在醫學領域，和鉬產業鏈的相關性相去甚遠。鉬靶材的文獻量還沒有形成較大的突破，與鉬靶材的應用和發展極不相稱。

(5)2012年之后二硫化鉬的相關文獻量呈爆發式增長，其研究發展方向為納米二硫化鉬結構及制備、類石墨烯二硫化鉬及二硫化鉬在光電器件上的應用。