納米金屬粉體材料的氫等離子體制備機(jī)理及其潤滑減摩特性研究.pdf

1、四川大學(xué)博士學(xué)位論文納米金屬粉體材料的氫等離子體制備機(jī)理及其潤滑減摩特性研究姓名：蔣渝申請學(xué)位級別：博士專業(yè)：材料學(xué)指導(dǎo)教師：涂銘旌20040412四川大學(xué)博士學(xué)位論文子體溫度場分布高度集中的具體表現(xiàn)，也是納米金屬粉末無須液氮冷卻就能生成的本質(zhì)原因，闡釋了等離子體溫度場自身的極大溫度梯度是金屬粉體納米化的控制機(jī)制。本文提出“氫的搶先分子蒸發(fā)”機(jī)制來解釋高純氫的引入大大提高制粉產(chǎn)率的根本原因。該機(jī)制從氫的離解、等離子體陰極射流磁泵作用、氫

2、微氣相作為熔融金屬分子蒸發(fā)載體、氫微氣相的逃逸等幾個階段來探討氫對產(chǎn)率的影響機(jī)理，認(rèn)為氫氣泡相當(dāng)于熔融金屬的“分子蒸發(fā)單元”，這不僅使得氫微氣相內(nèi)蒸發(fā)的單位產(chǎn)率很高，也使有效蒸發(fā)面積遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于陽極熔池表面的蒸發(fā)面積，從而大幅提高納米金屬粉體產(chǎn)率同時，該機(jī)制還解釋了受冷態(tài)總壓影響的產(chǎn)率實驗數(shù)據(jù)與熔融金屬經(jīng)典蒸發(fā)理論的矛盾之處。本文提出“熱泳沉降機(jī)制”是納米粒子不等溫氣固兩相流輸運過程的主要控制因素。當(dāng)粒子從微米尺度下降至100nm時，熱泳力

3、大小是重力的548倍，是馬格紐斯升力的220倍，熱泳力明顯占據(jù)主導(dǎo)作用納米微粒在不等溫流場中進(jìn)行氣固兩相流輸運時，會從重力沉降過渡為熱泳沉降:且沉降特性和常規(guī)重力沉降正好相反，這是納米粒子在不等溫氣固兩相流場中與微米粒子的不同之處。該機(jī)制解釋了納米金屬粉體收集過程中出現(xiàn)的反常fI題，為納米粒子的氣流收集設(shè)備提供理論依據(jù)與借鑒。本文將等離子體法制備的納米Cu粉用于改性石蠟基系列HVI50內(nèi)燃機(jī)專用基礎(chǔ)油，改性后潤滑油的最大無卡咬負(fù)荷提高3

4、3.3%，長期磨損磨斑直徑下降35.9%，達(dá)到進(jìn)口潤滑油添加劑的抗磨減摩水平同時考察了納米金屬粒子在潤滑油中的微觀磨損機(jī)制，解釋其可能的作用機(jī)理及影響潤滑油宏觀減摩性能的材料科學(xué)因素。本文還將非線形處理手段為主的分形理論與計算機(jī)軟件設(shè)計相結(jié)合，開發(fā)了一套摩擦粗糙表面輪廓曲線的計算機(jī)模擬系統(tǒng)，嘗試對摩擦界面用分形理論進(jìn)行定量化表征，并利用該軟件系統(tǒng)計算其分形維數(shù)特征值，將宏觀性能的改善同某種摩擦微觀界面的內(nèi)真數(shù)值化特征聯(lián)系起來，為宏觀性能