B粉在航空航天、國防軍事、化學和冶金等領域的應用非常有前景,發(fā)揮著越來越重要的作用。B粉的性能主要其純度和粒度有關,高純度與小粒徑,對進一步提高其使用性能具有重要意義。而B粉純度和粒度與制備方法有關,通過改變制備方法的參數也會影響其性能。本文主要利用鹽助燃燒合成法大規(guī)模制備無定形B粉的最佳工藝條件在（原料量1kg,Mg均過量10wt.%,物料成型壓力都是45MPa）的前提下,加入并改變稀釋劑KCl、MgCl2和NaCl加入量,采用鹽助燃燒合成法制備出純度更高,粒度更細的B粉。通過XRD、EDS、ICP、化學分析法、SEM、激光粒度分析儀、DSC和TEM等對制備的B粉進行表征,研究反應物料成型壓力不同和過量不同Mg含量制備B粉確定其最佳工藝;再研究不同稀釋劑KCl、MgCl2和NaCl加入量對制備B粉的物相、微觀形貌、純度和粒度的影響規(guī)律及作用機制。本文的主要內容和結果如下:1.在Mg-KCl-B2O3反應體系里:浸洗后的產物中,有目標產物B粉和少部分無法洗去的Mg3B2O6雜質。B粉是無定形的。隨著KCl加入量從10%增加到50%,產物B粉的純度是先升高后降低,當KCl含量為30%時,... 

【文章來源】：蘭州理工大學甘肅省

【文章頁數】：77 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

熔融鹽電解法的實驗裝置圖[20,21]

不同鹽含量對燃燒合成硼粉純度和粒度的影響及其作用機制6現(xiàn)在的熔融鹽電解方法尚未得到更進一步的發(fā)展利用，所以并不適用于工業(yè)化的生產。1.4.2硼烷裂解法硼烷裂解法的實驗裝置如圖1.2所示。具體的實驗方案：首先將石蠟油加入氫化反應器中，并加熱溫度緩慢提升至100℃。這時，將已經切好的金屬Na放入反應容器中，并攪拌，繼續(xù)加熱到200℃后，不再加熱，緩慢地通入H2，反應溫度要保證低于300℃。完全反應之后，在反應器的構成部分：攪拌器和冷凝器里加進去所需要的NaH，然后往里邊加入BF3·(C2H5)2O，一定要慢，然后生成了氣態(tài)的B2H6產物。現(xiàn)有生產出的B2H6氣體干燥并進行冷阱精制，然后將其送至石英玻璃的裂解爐中。B2H6如果在溫度很高的時候會發(fā)生裂解，產生B粉。其反應原理的化學方程式如下所示：2Na+H2=2NaH(1.1)8BF3·(C2H5)2O+6NaH=6NaBF4+B2H6+8(C2H5)2O(1.2)B2H6=2B+3H2(1.3)圖1.2硼烷裂解法的實驗裝置圖雖然現(xiàn)階段純度很高的無定形的B粉可以通過使用硼烷裂解法制備出來，純度在99.9wt.%以上，但是這個制備工藝所要求的生產環(huán)境特別的嚴格，中間產物為B2H6，是有劇毒，易燃易爆，無色的氣體。此外，這種方法屬于氣相分解法[23]的范疇，B粉的產率很低，很難進行工業(yè)化的制備和生產。1.4.3氫熱還原法這種方法所使用的反應原料是B和Br2(純度83wt.%~90wt.%，濃度大于99.5wt.%)。具體的步驟如下：第一步合成。將真空電爐持續(xù)加熱到950℃左右，然后將已經烘干的工業(yè)粗B和液體Br2加到高溫加熱的容器中，Br2發(fā)生汽化，在900~950℃高溫下與B發(fā)生反應產生BBr3，如式(1.4)所示。然后冷凝后發(fā)生回流到收集瓶里。但是BBr3里仍然會有殘留的

不同鹽含量對燃燒合成硼粉純度和粒度的影響及其作用機制8圖1.3高能球磨法的實驗裝置圖此方法又被稱作機械合金化[24]，球磨機的進行劇烈旋轉和振動來攪拌反應物料，反應物料和研磨球相互進行碰撞，然后將它們粉碎成顆粒，以增加接觸面積。其反應機理有兩種：第一種是界面原子發(fā)生逐步擴散的反應機理，這種機理中反應產物不取決于總體組成而是取決于擴散過程，并且產物通常處于不平衡狀態(tài)；第二種是高能球磨過程中反應機理是自蔓延的，是因為物理上的相互碰撞來促使粉末來進行化學反應的，釋放出大量的熱量，并立即產生大量的產物。反應過程生產的產物是平衡化合物，因為反應釋放的大量的熱為形成平衡的物相創(chuàng)造出強有力的條件。不過因為整個過程中會出現(xiàn)很多缺陷需要彌補，應力應變使得產物結構被推離了平衡狀態(tài)。所以通常只有具有不同的物理和化學性質的材料才能通過這種方法制備出來。2003年，Darvishi等人[25]先用SPEX8000球磨機制備B粉。同年，Ricceri和Matteazzi等人[26]也通過球磨制備B粉。2010年，SeifolazadehA和MohammadiS[27]通過球磨制備B粉。他們使用的實驗裝置就是這款SPEX8000球磨機。制備的B粉純度粒度，未在文中提及。2014年，Mohammadi等人[28]最初用高能行星式球磨機合成純度大于80wt.%，質量6.3g的B粉。如果比較其它制備的B粉工藝，高能球磨法是生產B粉的相對安全方法。它可以在室溫下進行。高能球磨法可以細化B粉，平均粒徑可以達到納米級，最小可以到50nm；但是，該方法極其容易把雜質弄進來，制備出的B粉純度太低，不足90wt.%，嚴重影響B(tài)粉的應用價值，因此不能滿足實際的工業(yè)化生產。1.4.6金屬熱還原法鎂熱還原法是金屬熱還原法中應用于制備無定形B粉最具規(guī)模的一種方法[29]。早在1908年，蓋伊·盧薩克和詹納首先用鉀還原

【參考文獻】：
期刊論文
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博士論文
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[2]自蔓延燃燒合成鎳鋅鐵氧體及其機理研究[D]. 王建華.中北大學 2010

碩士論文
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本文編號：3230440