發(fā)布時間：2022-01-19 11:25

　　利用感應(yīng)等離子體設(shè)備,在等離子焰流高溫作用下,實現(xiàn)鉬粉與氮氣的合成,制得超細(xì)Mo₂N粉,同時研究氮氣壓力、送粉量和原始鉬粉粒度等參數(shù)對Mo₂N粉的影響。用X射線衍射譜（XRD）表征產(chǎn)物Mo₂N粉的物相,利用高分辨率掃描電鏡（SEM）和高倍透射電子顯微鏡（TEM）表征Mo₂N粉的形貌和粒度。結(jié)果表明:較低氮氣壓、適當(dāng)送粉量及小粒度鉬粉對提高鉬粉氮化率有利,制得納米級Mo₂N粉,且基本為球體;若原料鉬粉顆粒度太大或送粉量過大,在瞬間高溫下只有鉬粉顆粒表面被氮化而心部仍為金屬鉬。制備Mo₂N粉較優(yōu)工藝參數(shù):等離子功率為65 kW,氮氣壓為15 kPa,送粉率為60 g/min,原料粉費氏粒度為2～3μm。 

【文章來源】：兵器材料科學(xué)與工程. 2020,43(04)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：5 頁

【部分圖文】：

感應(yīng)等離子體試驗裝置簡圖

當(dāng)輸入功率為65 kW，送粉量為60 g/min時，不同氮氣壓下合成粉末的XRD圖，如圖2所示�？梢钥吹�，合成的產(chǎn)物是金屬Mo和Mo2N的混合相，沒有得到單相的Mo2N。隨反應(yīng)氣壓增大，Mo2N的衍射峰強(qiáng)度先增強(qiáng)，當(dāng)反應(yīng)氣壓P=15 kPa時，達(dá)到最大，進(jìn)一步增大時，Mo2N的衍射峰強(qiáng)度反而減小，金屬鉬的衍射峰強(qiáng)度變化趨勢與之相反。當(dāng)反應(yīng)氣壓升至30 kPa時，產(chǎn)物中大部分為金屬Mo,Mo2N的含量非常少。不同氮氣壓下粉末的X射線衍射結(jié)果表明，金屬Mo轉(zhuǎn)變成Mo2N的轉(zhuǎn)化率隨反應(yīng)氣壓上升先提高后降低，當(dāng)反應(yīng)氣壓P=15 kPa時，達(dá)到最大。分析認(rèn)為，當(dāng)鉬粉被輸送到等離子焰流時，在高溫焰流作用下迅速熔融、氣化，生成極細(xì)小的鉬粉顆粒，與此同時，氮氣被電離為氮離子和電子。反應(yīng)氣壓較低時，氣體分子的平均自由程大，電離的氮離子與電子結(jié)合的幾率減小，焰流中的活性氮離子濃度較高，容易與氣化的鉬粉顆粒反應(yīng)生成Mo2N。隨氣體壓力增大，氣體分子的平均自由程變短，電離的氮離子與電子極易再次結(jié)合為氣體分子，失去與鉬粉顆粒反應(yīng)的可能，因此產(chǎn)物中的Mo2N含量降低。但氣壓若太低（圖2中P=10 kPa），導(dǎo)致氣氛中氮離子濃度太低，數(shù)量少，送來的鉬粉無足夠的氮離子與之結(jié)合，因此有部分Mo顆粒未參與反應(yīng)而直接進(jìn)入收集室，使氮化率降低。

當(dāng)輸入功率為65 kW，氮氣壓為15 kPa時，不同送粉量產(chǎn)物的X射線衍射圖，如圖3所示。輸入功率為65 kW，送粉量為60 g/min�？芍�，在送粉量較小時，Mo2N的衍射峰強(qiáng)度較強(qiáng)，金屬Mo的衍射峰較低，表明在小送粉量時，金屬Mo變?yōu)镸o2N的轉(zhuǎn)化率較高。隨送粉量增大，Mo2N衍射峰降低，而金屬Mo的衍射峰增強(qiáng)，表明金屬Mo到Mo2N的轉(zhuǎn)化率降低。在一定功率下，當(dāng)送粉量較小時，大部分鉬粉顆粒熔融、氣化。氣化所得的小顆粒鉬粉與電離出的氮離子反應(yīng)生成Mo2N。隨送粉量增大，在相同功率下，等離子體提供的熱量是一個定值，更多的鉬粉顆粒來不及氣化就已通過等離子焰流，它們可能只是表面初步熔融球化，最終以金屬鉬的形式存在于合成粉中。但送粉量太小會使Mo2N粉生產(chǎn)率降低，試驗中取60 g/min為最佳送粉量。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
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本文編號：3596766