电爆法制备金属超细粉体材料的设备与工艺研究

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1、硕士学位论文摘要电爆法是在一定的气体介质环境下对金属导体脉冲放电，强大的脉冲电流使得金属导体熔化、气化、膨胀，发生爆炸，产生冲击波。此方法可以用于高效率地制备金属、合金、金属氧化物及氮化物的超细粉，具有能量利用率高，工艺参数可以调节，粒度可控制，不污染环境，所制粉末粒度分布窄、纯度高、化学活性高、不易团聚等优点。研制了一种金属丝电爆实验装置。该设备主要由金属丝连续加载装置、高电压电路系统、控制电路系统、粉末收集装置等组成。采用电动直线送丝结构，运行平稳；过程参数便于调节，有利于提高粉末的产率：结构简单合理，操作和使用方便；能实现金属丝

2、的连续爆炸，实验中爆炸频率为2O次／min。采用不同的过程参数进行电爆铜丝实验，制备出铜及铜的氧化物超细粉，研究了电爆过程参数对粉末的粒度和形态的影响。粉末由CuO，cu：O，cu三种物质组成，激光粒度测试的粉末平均体积粒径为O．5¨m，粒径主要分布在O．2～O．8¨m；扫描电镜分析，粉末微观形态为球形和多面体，测试的部分粉末平均粒径为48nm。粉末的晶粒细小，晶粒尺寸达到纳米级。影响整个金属丝电爆过程的因素，可主要概括为有两个参数，一是能量密度，即单位体积金属丝上的所施加的能量；二是电爆过程的瞬时功率。能量密度和瞬时功率主要决定于相

3、关的过程参数，．如放电初始电压、储能电容的电容量、放电回路中的电感和金属丝的几何尺寸。在给定条件时，升高电压、增加电容、减小丝径和减小电感，都能增大输入金属丝的能量密度和瞬时功率，从而使粉末粒径减小。通过调节过程参数，可以得到不同粒径的超细粉。电爆过程参数要达到合理的匹配时，爆炸时能量密度和瞬时功率达到最大，才能使电流的峰值更高，爆炸的冲击波更强，得到粒度均匀细小的高质量超细粉。输入能量足够时，金属丝气化得很充分，在爆炸冲击波的作用下，粒子的运动速度很快，蒸气态的金属原子、离子不易结合、长大，形成的颗粒细小而均匀；如果输入的能量过低，

4、金属丝气化得不充分，产生熔滴和碎片，使形成的部分粉末颗粒粗大或成片状，形貌不规则。初步探索电爆过程的物理机制。从电流、电压、电阻的变化过程、能量的释放过程和金属丝的相变过程来初步探索电爆过程的电学特性和电爆法制备金属超细粉体材料的设备与工艺研究物理机制。关键词：电爆法；金属超细粉末；连续电爆制粉设备；粉末表征；粒度过程参数；物理机制IIAbstractwireelectricalexplosion(WEE)isthatapulsedcurrentisfedintoametallicwirethat10catedinanambientg

5、as，makingwirebemelted，eVaporatedandionized，resultinginaplasmathatexpandsintoambientgasandproducingstrongblast．Thistechniquecanbeusedtoproduceultra—finepowdersofpuremetal，alloy，metalnitrideandmetaloxide．WEEhasmanyadVantages，suchas，utilizingenergywithhighefficiency，contro

6、llingtheprocessVariableseasily，beingfriendlytoenVironment，producinghighlypure，reactiVeanddispersedpowderswithnarrowdistributionTheexperimentalequipmentofexplodingwirecontinuallytoprepareultra—finepowdershasbeendesignedandfabricatedinthispaper．Theequipmentiscomposedoffee

7、dingsetupofwire，high—voltagecircuitsystem，controllingcircuitsystem，powdercollectingsetupandsoon．Theequipmentkeepsthewirestraighttobefedautomatically，workingstably；processVariablescanbecontrolIedeasily，andhighproductivitycanberealized；tbeequipmenthassimpleandreasonablest

8、ructure，beingoperatedeasily．Wirescanbeexplodedcontinually，withexplodingfrequencyreaching20times／min．Explodingc