超細粉的電爆法制備及其設備的開發(fā).pdf

1、超細粉是當今新材料的重要組成部分，由于它具有與普通材料不同的、新的物理化學特性以及潛在的工程應用前景，因此超細粉的研制成為現代高科技發(fā)展的需要。 電爆法是在一定的氣體介質環(huán)境下對金屬絲瞬間施加直流高電壓，強大的電流脈沖使得金屬絲熔化、汽化、膨脹，發(fā)生爆炸，產生沖擊波，驅使金屬蒸汽高速運動，在氣體介質碰撞下急速冷卻形成金屬、合金、金屬氧化物或者氮化物等超細粉。該方法具有能量利用率高，工藝參數可以調整，粒度可控制，不易污染環(huán)境，并且

2、所制備的粉末粒度分布窄、純度高、化學活性高等優(yōu)點。 本文開發(fā)了在高壓電場中金屬絲段與電極非接觸電爆的場電爆設備，金屬絲靠重力的作用豎直落入高壓電場進行快速電爆。該設備主要由校直及剪絲機構，真空爆炸室，高壓充放電電路系統(tǒng)和控制電路及輔助系統(tǒng)，粉末收集系統(tǒng)等組成。采用直流小電動機帶動滾輪直線的送絲并按一定的匹配關系剪絲，并使得剪斷的金屬絲在不同氣氛的高壓電場中迅速爆炸；本設備能夠實現金屬絲的連續(xù)爆炸，具有運行穩(wěn)定，過程參數便于調整，

3、能量的充放速度快，操作和使用方便，自動化程度高。 通過改變電極間距、金屬絲長度和電場電壓，進行系列高壓電場中金屬絲段電爆試驗。結果表明，在高壓電場中電極與金屬絲的端部發(fā)生氣體放電，將大電流導入金屬絲段而發(fā)生電爆，可減輕對電極的燒蝕。但是金屬絲段的端部殘留0.5-2mm長的金屬絲不發(fā)生電爆。由于電爆實驗是在空氣介質環(huán)境中進行，電爆過程產生的銅粉基本上被氧化，得到的粉末主要為氧化銅，氧化亞銅和銅的混合物，外觀呈棕黑色。利用掃描電鏡對

4、粉末形貌進行觀察，分析得出粉末微觀形態(tài)大部分為球形，測試部分的粉末基本上達到了納米尺寸。 金屬絲落入高壓電場以后發(fā)生爆炸的條件是大電流必須經電極瞬時傳遞給金屬絲。從實驗現象中發(fā)現，金屬絲并沒有直接與電極電接觸來導電，只能通過金屬絲端部與電極之間的氣體放電來傳導大電流。在金屬絲發(fā)生電爆之前，金屬絲端部與電極之間產生等離子弧，由于此時的電場電壓高，等離子弧會沿著金屬絲表面攀升，使金屬絲有一段湮沒在等離子弧中。當其余的金屬絲段發(fā)生電爆

5、時，由于等離子弧的旁路作用，使湮沒在等離子弧中這一小段絲所流過的電流大大減小，從而不能發(fā)生電爆而殘留下來。通過對電爆實驗的觀察和研究，得到適于制備粉末的電爆工藝條件，對應電場電壓6kV、7kV和8kV時，電極間距與絲長之差的范圍分別為由1.8～4 mm、2.2～5.8 mm和3.2～8 mm。 在本文中，影響超細粉特性的電爆過程參數有電壓及其能量、金屬絲直徑和長度、電極間距、線路的電感、放電回路電阻。在給定的條件下，調整電壓、改