本文關(guān)鍵詞：放電等離子體輔助球磨機(jī)的改進(jìn)及其效能的研究

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【摘要】：介質(zhì)阻擋放電等離子體輔助高能球磨將等離子體能量和機(jī)械能有機(jī)地進(jìn)行結(jié)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(wèn)題,對(duì)材料的細(xì)化和活化具有明顯的促進(jìn)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(wèn)題,論述了介質(zhì)阻擋放電等離子體的機(jī)理及其在材料制備中,特別是輔助球磨中的應(yīng)用。然后分析了DBDP球磨中電極棒的失效原因和機(jī)理,通過(guò)對(duì)電極棒的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和外部配合方式進(jìn)行改進(jìn),達(dá)到提高電極棒壽命的目的。同時(shí)還設(shè)計(jì)了球磨的氣氛控制裝置來(lái)提升該球磨設(shè)備。在此基礎(chǔ)上研究了不同放電電流的DBDP球磨對(duì)W-C-Co復(fù)合粉體和Si粉的影響;不同球磨方式對(duì)Al-SnO2的原位還原活化的影響;最后探索了DBDP輔助球磨的固—?dú)夥磻?yīng)球磨。進(jìn)一步開(kāi)拓DBDP輔助球磨的應(yīng)用。研究發(fā)現(xiàn),在DBDP輔助球磨中,放電電極棒介質(zhì)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(xué)擊穿為主�；陔姌O棒電極和介質(zhì)層的過(guò)盈配合結(jié)構(gòu),進(jìn)一步對(duì)其內(nèi)部金屬電極的末端進(jìn)行圓角處理并縮短其長(zhǎng)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(qiáng)度,從而進(jìn)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(jìn)前的使用壽命有明顯提高。此外,設(shè)計(jì)的氣路通過(guò)卸荷閥和減壓閥的配合可有效控制球磨過(guò)程中氣體的流動(dòng)和壓力的保持。對(duì)導(dǎo)電材料W-C-Co混合粉體進(jìn)行3h的DBDP輔助球磨,W晶粒迅速細(xì)化至50nm以下,其中W顆粒形態(tài)變?yōu)楠?dú)特的片狀。W晶粒尺寸和W-C-Co的加熱反應(yīng)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(fù)合粉體的團(tuán)聚變得更明顯,引起其粉體粒度的增大。對(duì)于半導(dǎo)體材料Si粉,采用越大放電電流經(jīng)過(guò)4h的DBDP輔助球磨后,其細(xì)化后粉體的晶粒尺寸呈增大趨勢(shì)。同時(shí),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(tuán)聚,使粉體顆粒更加細(xì)化和分散。在相同的600℃保溫1h真空燒結(jié)工藝下,Al-SnO2復(fù)合粉體經(jīng)過(guò)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(qiáng)。此外,DBDP輔助球磨還能有效進(jìn)行固—?dú)夥磻?yīng)球磨。Mg和Ti粉分別在NH3中進(jìn)行DBDP輔助球磨后,可在短時(shí)間與NH3發(fā)生固—?dú)夥磻?yīng)。Mg粉的反應(yīng)球磨產(chǎn)物為Mg3N2,Ti粉的反應(yīng)球磨產(chǎn)物為T(mén)iN和TiH2。在球磨10h后,兩種粉末均能充分發(fā)生反應(yīng)。放電等離子體對(duì)反應(yīng)氣體的活化和分解,以及對(duì)材料表面的活化,同時(shí)與高能球磨機(jī)械作用進(jìn)行組合,可促進(jìn)DBDP輔助球磨中固—?dú)夥磻?yīng)的發(fā)生。
【關(guān)鍵詞】：機(jī)械合金化 高能球磨 等離子體 介質(zhì)阻擋放電 DBDP輔助球磨 反應(yīng)球磨
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：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(shù)的發(fā)展12-14
• 1.1.2 高能球磨技術(shù)的應(yīng)用14
• 1.1.3 高能球磨裝置14-16
• 1.1.3.1 滾動(dòng)球磨機(jī)14-15
• 1.1.3.2 行星球磨機(jī)15
• 1.1.3.3 攪拌球磨機(jī)15-16
• 1.1.3.4 振動(dòng)球磨機(jī)16
• 1.1.4 高能球磨的主要影響因素16-19
• 1.1.4.1 球磨設(shè)備與球磨介質(zhì)16-17
• 1.1.4.2 球磨轉(zhuǎn)速和球磨時(shí)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(guò)程控制劑18
• 1.1.4.6 球磨溫度18-19
• 1.1.5 高能球磨的機(jī)制19-21
• 1.1.5.1 高能球磨的細(xì)化機(jī)制19-20
• 1.1.5.2 高能球磨的合金化機(jī)制20-21
• 1.2 外場(chǎng)輔助球磨技術(shù)21-24
• 1.2.1 超聲波輔助球磨技術(shù)22
• 1.2.2 磁場(chǎng)輔助球磨技術(shù)22-23
• 1.2.3 放電輔助球磨技術(shù)23-24
• 1.3 介質(zhì)阻擋放電等離子體24-28
• 1.3.1 放電等離子體技術(shù)24-26
• 1.3.2 介質(zhì)阻擋放電等離子的發(fā)生原理概述26-27
• 1.3.3 介質(zhì)阻擋放電等離子在材料中的應(yīng)用27-28
• 1.4 DBDP輔助高能球磨技術(shù)28-31
• 1.4.1 DBDP輔助高能球磨設(shè)備的結(jié)構(gòu)與原理29-30
• 1.4.2 DBDP輔助高能球磨的應(yīng)用30-31
• 1.5 本文研究的目的、意義和內(nèi)容31-33
• 1.5.1 研究的目的與意義31-32
• 1.5.2 研究?jī)?nèi)容32-33
• 第二章 實(shí)驗(yàn)原理及方法33-39
• 2.1 實(shí)驗(yàn)原材料33
• 2.2 材料的制備33-35
• 2.3 測(cè)試與表征35-39
• 2.3.1 X射線衍射物相分析及晶粒大小計(jì)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(zhì)譜分析37
• 2.3.6 激光粒度分析37-39
• 第三章 介質(zhì)阻擋放電等離子體輔助球磨設(shè)備的改進(jìn)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(jìn)44-51
• 3.2.1 電極棒內(nèi)部結(jié)構(gòu)的優(yōu)化44-46
• 3.2.2 電極棒外部套圈配合結(jié)構(gòu)及分析46-49
• 3.2.3 電極棒使用壽命測(cè)試及分析49-51
• 3.3 氣氛控制裝置51-53
• 3.4 本章小結(jié)53-55
• 第四章 DBDP輔助球磨制備納米材料及固—?dú)夥磻?yīng)球磨55-84
• 4.1 放電強(qiáng)度對(duì)DBDP輔助球磨粉體制備的影響56-68
• 4.1.1 放電電流對(duì)W-C-8Co硬質(zhì)合金粉體制備的影響56-62
• 4.1.1.1 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容56
• 4.1.1.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析56-62
• 4.1.2 放電電流對(duì)Si粉球磨制備的影響62-68
• 4.1.2.1 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容62-63
• 4.1.2.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析63-68
• 4.2 DBDP輔助球磨對(duì)Al-SnO2的原位還原68-72
• 4.2.1 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容69
• 4.2.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及討論69-72
• 4.3 氨氣中DBDP球磨固—?dú)夥磻?yīng)探索72-82
• 4.3.1 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容73-74
• 4.3.2 Mg在氨氣中的DBDP固—?dú)馇蚰?/span>74-77
• 4.3.3 Ti在氨氣中的DBDP固—?dú)馇蚰?/span>77-81
• 4.3.4 DBDP固—?dú)夥磻?yīng)球磨機(jī)制探討81-82
• 4.4 本章小結(jié)82-84
• 全文總結(jié)與工作展望84-86
• 全文總結(jié)84-85
• 工作展望85-86
• 參考文獻(xiàn)86-93
• 攻讀碩士學(xué)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(hào)：543843