電爆法制備金屬超細粉體材料的設備與工藝研究.pdf

1、電爆法是在一定的氣體介質環(huán)境下對金屬導體脈沖放電，強大的脈沖電流使得金屬導體熔化、氣化、膨脹，發(fā)生爆炸，產生沖擊波。此方法可以用于高效率地制備金屬、合金、金屬氧化物及氮化物的超細粉，具有能量利用率高，工藝參數可以調節(jié)，粒度可控制，不污染環(huán)境，所制粉末粒度分布窄、純度高、化學活性高、不易團聚等優(yōu)點。 研制了一種金屬絲電爆實驗裝置。該設備主要由金屬絲連續(xù)加載裝置、高電壓電路系統、控制電路系統、粉末收集裝置等組成。采用電動直線送絲結構

2、，運行平穩(wěn)；過程參數便于調節(jié)，有利于提高粉末的產率；結構簡單合理，操作和使用方便；能實現金屬絲的連續(xù)爆炸，實驗中爆炸頻率為20次/min。 采用不同的過程參數進行電爆銅絲實驗，制備出銅及銅的氧化物超細粉，研究了電爆過程參數對粉末的粒度和形態(tài)的影響。粉末由CuO，Cu2O，Cu三種物質組成，激光粒度測試的粉末平均體積粒徑為0.5μm，粒徑主要分布在0.2～0.8μm；掃描電鏡分析，粉末微觀形態(tài)為球形和多面體，測試的部分粉末平均粒徑

3、為48nm。粉末的晶粒細小，晶粒尺寸達到納米級。 影響整個金屬絲電爆過程的因素，可主要概括為有兩個參數，一是能量密度，即單位體積金屬絲上的所施加的能量；二是電爆過程的瞬時功率。能量密度和瞬時功率主要決定于相關的過程參數，如放電初始電壓、儲能電容的電容量、放電回路中的電感和金屬絲的幾何尺寸。在給定條件時，升高電壓、增加電容、減小絲徑和減小電感，都能增大輸入金屬絲的能量密度和瞬時功率，從而使粉末粒徑減小。通過調節(jié)過程參數，可以得到不

4、同粒徑的超細粉。電爆過程參數要達到合理的匹配時，爆炸時能量密度和瞬時功率達到最大，才能使電流的峰值更高，爆炸的沖擊波更強，得到粒度均勻細小的高質量超細粉。輸入能量足夠時，金屬絲氣化得很充分，在爆炸沖擊波的作用下，粒子的運動速度很快，蒸氣態(tài)的金屬原子、離子不易結合、長大，形成的顆粒細小而均勻；如果輸入的能量過低，金屬絲氣化得不充分，產生熔滴和碎片，使形成的部分粉末顆粒粗大或成片狀，形貌不規(guī)則。 初步探索電爆過程的物理機制。從電流、