自动连续丝电爆法制备纳米金属粉的装置及工艺研究

摘要

金属丝电爆炸法制备纳米金属粉体作为一种新兴的纳米材料制备方法，在纳米材料加工领域具有许多优势，被认为是一种适合工业化规模生产纳米粉的方法。已报道的金属丝电爆炸法制备纳米金属粉体的装置都存在不足之处，难以实现高效、连续、稳定的金属丝电爆炸法制备纳米金属粉体过程，使得该方法在实际的工程应用上受到了一定的限制。
　　本文基于气体放电导入电流机制，研制了自动连续丝电爆法制备纳米金属粉的装置，该装置由送丝装置、高压电路、高低压电极、电爆腔室以及粉末收集装置组成，并且机械化程度高，操作方便，生产效率高，能够实现自动连续稳定可靠的电爆过程。利用该装置，以N6纯镍丝为原材料，在不同的初始充电电压下进行电爆工艺试验，对所制得的纳米镍粉体颗粒进行表征及统计分析，并测量不同初始充电电压下一次电爆炸过程中的电信号以及电容器的充放电电信号并计算出各初始充电电压下能量的沉积特征。
　　所制备的镍纳米粉体的宏观形貌呈青灰色，通过TEM显微观察发现，当镍纳米粉体颗粒的粒径较小时，颗粒近似为正方体形;当镍纳米粉体颗粒的颗粒粒径较大时，颗粒为球形或类球形;通过XRD物相检测分析发现，所制得的纳米粉末中的相主要为Ni和NiO两种相;增大金属丝两端的初始充电电压即提高施加在金属丝上的初始线能量，可以有效减小镍纳米粉体颗粒粒径及分布范围，但当初始充电电压大于7kV时，随着初始充电电压的继续增大，平均粒径dmean、标准差σ和最大粒径dmax减小的幅度明显减小，并且可得到平均粒径小于30nm且粒径分布均匀的镍纳米粉;升高初始充电电压，电压电流波形的峰值也逐渐升高，丝电爆过程持续的时间变短，能量沉积速率明显变快，沉积在金属丝上的总能量也随着初始充电电压的升高而增大，可以通过提高初始充电电压提高沉积在金属丝上的能量以及能量沉积速率，以提供足够的能量制备纳米金属粉。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 引言

1．2 纳米金属粉体材料的制备方法

1．3 金属丝的电爆炸法制备纳米粉体

1．3．1 金属丝电爆炸法制备纳米金属粉的原理

1．3．2 金属丝电爆炸法制备纳米金属粉的特点

1．4 金属丝电爆炸法制备纳米金属粉的国内外研究现状

1．5 课题来源及本论文的主要研究内容

1．5．1 课题来源

1．5．2 课题研究意义

1．5．3 本论文的主要研究内容

第2章 自动连续丝电爆炸法制备纳米金属粉装置

2．1 引言

2．2 自动连续丝电爆炸法制备纳米金属粉装置

2．2．2 装置整体结构

2．2．3 送丝装置

2．2．4 高压电路

2．2．5 高低压电极

2．2．6 电爆腔室

2．3 纳米金属粉末收集装置

2．4 本章小结

第3章 电爆法制备纳米镍粉工艺试验

3．1 引言

3．2 试验方法

3．3 试验结果与分析

3．4 镍纳米粉的XRD分析

3．5 本章小结

第4章 丝电爆过程电信号的测量及能量沉积特征

4．1 电信号测量装置

4．1．1 电压信号测量

4．1．2 电流信号测量

4．2 储能电容器组充电时间的测量

4．3 丝电爆过程电压电流的测量及能量沉积特征

4．4 纳米颗粒粒径和沉积能量密度的关系

4．5 本章小结

结论及展望

参考文献

致谢

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