| 题名 | 消融材料约束丝电爆制备纳米金属粉方法的研究 |
| 作者 | 王晗 |
| 答辩日期 | 2016 |
| 导师 | 陈剑虹 ; 朱亮 |
| 关键词 | 丝电爆 纳米金属粉 颗粒粒径 能量沉积 消融 |
| 学位名称 | 硕士 |
| 英文摘要 | 纳米金属粉在信息、环境、能源和医学等范畴中有着广泛的应用前景。但目前,由于纳米金属粉难以宏量获得,制备成本过高,导致其实际应用非常有限。金属丝电爆法制备纳米金属粉具有所制粉体纯度高、化学活性高和不易团聚等优点,被认为是具有广阔前景的一种纳米粉工业化制备方法。然而已有的金属丝电爆炸法制备纳米金属粉装置存在一些问题,使得该方法在实际工业化制备中受到一定限制。为此本文在已有研究基础上,基于气体放电原理,开发了一台消融材料约束丝电爆法制备纳米金属粉装置。将细金属丝夹持在由聚乙烯消融材料制成的载丝轮上,送入高压电场实现电爆,通过改变金属丝在载丝轮上的起爆位置,分散爆炸产生的高温和冲击波对载丝轮的烧蚀,从而提高其承受连续电爆炸的次数。利用该装置对三种不同熔点材料金属丝进行电爆制粉试验,表征分析制得的纳米粉;并测量放电回路中的电信号,研究金属丝电爆炸的发展过程;以及通过观察电爆炸前后载丝轮的表面形态,探究爆炸过程中的消融现象。对制备的三种纳米金属粉进行XRD物相分析,发现样品主要成分分别为纯金属铝、镍和钼,未被明显氧化,且衍射峰峰形十分尖锐,表明结晶度良好。通过TEM显微分析发现,制得纳米粉颗粒大小比较均匀,分散性较好。其中熔点较高的金属钼,颗粒粒径分布范围较宽。增加初始充电电压提高作用在金属丝上的能量密度,能够减小所得纳米粉的平均粒径,当增加到一定程度时,粉体平均粒径处于一个相对稳定的值,其分别为平均粒径31 nm的铝纳米粉、33 nm的镍纳米粉和42 nm的钼纳米粉。分析金属丝电爆发展过程,可在电爆铝丝和镍丝的电压电流波形中观测到放电回路中的电流在经历第一个电流高峰之后,迅速回落至零,存在一个微秒级的电流中断时期用于等离子体通道的形成,这个微秒级的时间延迟可使部分金属蒸气逃离等离子体的再次加热,这些金属蒸气会因此形成大颗粒的纳米金属粉,即解释了随着初始充电电压上升,电流中断时间减少,纳米金属粉大颗粒数量减少的原因。电爆高熔点的钼丝时,金属丝表面电弧击穿使沉积在丝上的能量密度明显减小,因此纳米粉中大颗粒的比例也会明显增加。在消融材料约束丝电爆过程中,所使用的聚乙烯消融材料对电爆产物有着消融约束效果,与金属丝接触的位置会产生微小的局部烧蚀。同种材料电爆时,增大初始充电电压,金属丝起爆时间缩短,即高温的金属丝熔化消融材料的时间减少,载丝轮表面微小烧蚀痕迹的宽度逐渐减小;同一初始充电电压下电爆不同材料时,材料熔点越高,电爆炸时金属丝上的温度越高,对载丝轮熔化越明显。结合三种材料制备的纳米金属粉粒径与初始充电电压的关系,可知,铝丝在初始充电电压大于7 k V,镍丝在大于8 k V,钼丝在大于12 k V电爆时载丝轮上形成的熔化痕迹很小,不影响电爆装置的运行,且可得到颗粒较小纳米金属粉,适合电爆制粉。 |
| 语种 | 中文 |
| 页码 | 66 |
| URL标识 | 查看原文 |
| 内容类型 | 学位论文 |
| 源URL | [http://ir.lut.edu.cn/handle/2XXMBERH/91246]  |
| 专题 | 兰州理工大学 |
| 作者单位 | 兰州理工大学 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 王晗. 消融材料约束丝电爆制备纳米金属粉方法的研究[D]. 2016. |
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