電爆法制備金屬超細(xì)粉體材料的設(shè)備與工藝研究.pdf

1、電爆法是在一定的氣體介質(zhì)環(huán)境下對(duì)金屬導(dǎo)體脈沖放電，強(qiáng)大的脈沖電流使得金屬導(dǎo)體熔化、氣化、膨脹，發(fā)生爆炸，產(chǎn)生沖擊波。此方法可以用于高效率地制備金屬、合金、金屬氧化物及氮化物的超細(xì)粉，具有能量利用率高，工藝參數(shù)可以調(diào)節(jié)，粒度可控制，不污染環(huán)境，所制粉末粒度分布窄、純度高、化學(xué)活性高、不易團(tuán)聚等優(yōu)點(diǎn)。 研制了一種金屬絲電爆實(shí)驗(yàn)裝置。該設(shè)備主要由金屬絲連續(xù)加載裝置、高電壓電路系統(tǒng)、控制電路系統(tǒng)、粉末收集裝置等組成。采用電動(dòng)直線送絲結(jié)構(gòu)

2、，運(yùn)行平穩(wěn)；過(guò)程參數(shù)便于調(diào)節(jié)，有利于提高粉末的產(chǎn)率；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單合理，操作和使用方便；能實(shí)現(xiàn)金屬絲的連續(xù)爆炸，實(shí)驗(yàn)中爆炸頻率為20次/min。 采用不同的過(guò)程參數(shù)進(jìn)行電爆銅絲實(shí)驗(yàn)，制備出銅及銅的氧化物超細(xì)粉，研究了電爆過(guò)程參數(shù)對(duì)粉末的粒度和形態(tài)的影響。粉末由CuO，Cu2O，Cu三種物質(zhì)組成，激光粒度測(cè)試的粉末平均體積粒徑為0.5μm，粒徑主要分布在0.2～0.8μm；掃描電鏡分析，粉末微觀形態(tài)為球形和多面體，測(cè)試的部分粉末平均粒徑

3、為48nm。粉末的晶粒細(xì)小，晶粒尺寸達(dá)到納米級(jí)。 影響整個(gè)金屬絲電爆過(guò)程的因素，可主要概括為有兩個(gè)參數(shù)，一是能量密度，即單位體積金屬絲上的所施加的能量；二是電爆過(guò)程的瞬時(shí)功率。能量密度和瞬時(shí)功率主要決定于相關(guān)的過(guò)程參數(shù)，如放電初始電壓、儲(chǔ)能電容的電容量、放電回路中的電感和金屬絲的幾何尺寸。在給定條件時(shí)，升高電壓、增加電容、減小絲徑和減小電感，都能增大輸入金屬絲的能量密度和瞬時(shí)功率，從而使粉末粒徑減小。通過(guò)調(diào)節(jié)過(guò)程參數(shù)，可以得到不

4、同粒徑的超細(xì)粉。電爆過(guò)程參數(shù)要達(dá)到合理的匹配時(shí)，爆炸時(shí)能量密度和瞬時(shí)功率達(dá)到最大，才能使電流的峰值更高，爆炸的沖擊波更強(qiáng)，得到粒度均勻細(xì)小的高質(zhì)量超細(xì)粉。輸入能量足夠時(shí)，金屬絲氣化得很充分，在爆炸沖擊波的作用下，粒子的運(yùn)動(dòng)速度很快，蒸氣態(tài)的金屬原子、離子不易結(jié)合、長(zhǎng)大，形成的顆粒細(xì)小而均勻；如果輸入的能量過(guò)低，金屬絲氣化得不充分，產(chǎn)生熔滴和碎片，使形成的部分粉末顆粒粗大或成片狀，形貌不規(guī)則。 初步探索電爆過(guò)程的物理機(jī)制。從電流、