發(fā)布時間：2017-07-15 12:20

  本文關鍵詞：放電等離子體輔助球磨機的改進及其效能的研究

  更多相關文章： 機械合金化 高能球磨 等離子體 介質阻擋放電 DBDP輔助球磨 反應球磨

【摘要】：介質阻擋放電等離子體輔助高能球磨將等離子體能量和機械能有機地進行結合,有效克服了傳統(tǒng)球磨中能量輸入單一、效率低、污染大的問題,對材料的細化和活化具有明顯的促進效果。本文首先綜述了高能球磨的發(fā)展歷程、研究現(xiàn)狀及其存在的問題,論述了介質阻擋放電等離子體的機理及其在材料制備中,特別是輔助球磨中的應用。然后分析了DBDP球磨中電極棒的失效原因和機理,通過對電極棒的內部結構和外部配合方式進行改進,達到提高電極棒壽命的目的。同時還設計了球磨的氣氛控制裝置來提升該球磨設備。在此基礎上研究了不同放電電流的DBDP球磨對W-C-Co復合粉體和Si粉的影響;不同球磨方式對Al-SnO2的原位還原活化的影響;最后探索了DBDP輔助球磨的固—氣反應球磨。進一步開拓DBDP輔助球磨的應用。研究發(fā)現(xiàn),在DBDP輔助球磨中,放電電極棒介質層發(fā)生擊穿失效的原因以沿面放電和尖端放電引起的電化學擊穿為主�；陔姌O棒電極和介質層的過盈配合結構,進一步對其內部金屬電極的末端進行圓角處理并縮短其長度,有效減少了其末端發(fā)生的尖端放電和沿面放電,使電極棒的使用壽命提高至42h;而再在外部添加不銹鋼套圈,減小電極棒與蓋板配和部位的沿面放電電流強度,從而進一步穩(wěn)定電極棒壽命。隨著放電電流的提高,其電極棒壽命有所降低,但均比改進前的使用壽命有明顯提高。此外,設計的氣路通過卸荷閥和減壓閥的配合可有效控制球磨過程中氣體的流動和壓力的保持。對導電材料W-C-Co混合粉體進行3h的DBDP輔助球磨,W晶粒迅速細化至50nm以下,其中W顆粒形態(tài)變?yōu)楠毺氐钠瑺�。W晶粒尺寸和W-C-Co的加熱反應溫度隨放電電流的改變不發(fā)生明顯變化。而隨著放電電流的提高,復合粉體的團聚變得更明顯,引起其粉體粒度的增大。對于半導體材料Si粉,采用越大放電電流經(jīng)過4h的DBDP輔助球磨后,其細化后粉體的晶粒尺寸呈增大趨勢。同時,更大的放電電流也使Si粉表面形態(tài)發(fā)生變化,減少了顆粒之間的團聚,使粉體顆粒更加細化和分散。在相同的600℃保溫1h真空燒結工藝下,Al-SnO2復合粉體經(jīng)過DBDP輔助球磨6h后原位還原能力比普通行星球磨40h后的還要強。此外,DBDP輔助球磨還能有效進行固—氣反應球磨。Mg和Ti粉分別在NH3中進行DBDP輔助球磨后,可在短時間與NH3發(fā)生固—氣反應。Mg粉的反應球磨產(chǎn)物為Mg3N2,Ti粉的反應球磨產(chǎn)物為TiN和TiH2。在球磨10h后,兩種粉末均能充分發(fā)生反應。放電等離子體對反應氣體的活化和分解,以及對材料表面的活化,同時與高能球磨機械作用進行組合,可促進DBDP輔助球磨中固—氣反應的發(fā)生。
【關鍵詞】：機械合金化 高能球磨 等離子體 介質阻擋放電 DBDP輔助球磨 反應球磨
【學位授予單位】：華南理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TH69
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-12
• 第一章 緒論12-33
• 1.1 高能球磨12-21
• 1.1.1 高能球磨技術的發(fā)展12-14
• 1.1.2 高能球磨技術的應用14
• 1.1.3 高能球磨裝置14-16
• 1.1.3.1 滾動球磨機14-15
• 1.1.3.2 行星球磨機15
• 1.1.3.3 攪拌球磨機15-16
• 1.1.3.4 振動球磨機16
• 1.1.4 高能球磨的主要影響因素16-19
• 1.1.4.1 球磨設備與球磨介質16-17
• 1.1.4.2 球磨轉速和球磨時間17
• 1.1.4.3 球料比和填充系數(shù)17-18
• 1.1.4.4 球磨氣氛18
• 1.1.4.5 過程控制劑18
• 1.1.4.6 球磨溫度18-19
• 1.1.5 高能球磨的機制19-21
• 1.1.5.1 高能球磨的細化機制19-20
• 1.1.5.2 高能球磨的合金化機制20-21
• 1.2 外場輔助球磨技術21-24
• 1.2.1 超聲波輔助球磨技術22
• 1.2.2 磁場輔助球磨技術22-23
• 1.2.3 放電輔助球磨技術23-24
• 1.3 介質阻擋放電等離子體24-28
• 1.3.1 放電等離子體技術24-26
• 1.3.2 介質阻擋放電等離子的發(fā)生原理概述26-27
• 1.3.3 介質阻擋放電等離子在材料中的應用27-28
• 1.4 DBDP輔助高能球磨技術28-31
• 1.4.1 DBDP輔助高能球磨設備的結構與原理29-30
• 1.4.2 DBDP輔助高能球磨的應用30-31
• 1.5 本文研究的目的、意義和內容31-33
• 1.5.1 研究的目的與意義31-32
• 1.5.2 研究內容32-33
• 第二章 實驗原理及方法33-39
• 2.1 實驗原材料33
• 2.2 材料的制備33-35
• 2.3 測試與表征35-39
• 2.3.1 X射線衍射物相分析及晶粒大小計算35-36
• 2.3.2 掃描電鏡分析36
• 2.3.3 比表面分析36-37
• 2.3.4 差示掃描量熱分析37
• 2.3.5 質譜分析37
• 2.3.6 激光粒度分析37-39
• 第三章 介質阻擋放電等離子體輔助球磨設備的改進39-55
• 3.1 電極棒的失效分析39-44
• 3.2 電極棒的優(yōu)化改進44-51
• 3.2.1 電極棒內部結構的優(yōu)化44-46
• 3.2.2 電極棒外部套圈配合結構及分析46-49
• 3.2.3 電極棒使用壽命測試及分析49-51
• 3.3 氣氛控制裝置51-53
• 3.4 本章小結53-55
• 第四章 DBDP輔助球磨制備納米材料及固—氣反應球磨55-84
• 4.1 放電強度對DBDP輔助球磨粉體制備的影響56-68
• 4.1.1 放電電流對W-C-8Co硬質合金粉體制備的影響56-62
• 4.1.1.1 實驗內容56
• 4.1.1.2 實驗結果及分析56-62
• 4.1.2 放電電流對Si粉球磨制備的影響62-68
• 4.1.2.1 實驗內容62-63
• 4.1.2.2 實驗結果及分析63-68
• 4.2 DBDP輔助球磨對Al-SnO2的原位還原68-72
• 4.2.1 實驗內容69
• 4.2.2 實驗結果及討論69-72
• 4.3 氨氣中DBDP球磨固—氣反應探索72-82
• 4.3.1 實驗內容73-74
• 4.3.2 Mg在氨氣中的DBDP固—氣球磨74-77
• 4.3.3 Ti在氨氣中的DBDP固—氣球磨77-81
• 4.3.4 DBDP固—氣反應球磨機制探討81-82
• 4.4 本章小結82-84
• 全文總結與工作展望84-86
• 全文總結84-85
• 工作展望85-86
• 參考文獻86-93
• 攻讀碩士學位期間取得的研究成果93-94
• 致謝94-96
• 附件96

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本文編號：543843