單分散高熔點(diǎn)金屬球形微粒子制備裝置的開發(fā).pdf

1、隨著高精制造的飛速發(fā)展，對(duì)作為原材料的微米級(jí)粒子的性能要求不斷提高。由于單分散微米級(jí)粒子具有球形度高、尺寸均一、粒徑分布窄等優(yōu)良性能，其在增材制造、電子封裝、新能源產(chǎn)業(yè)等諸多領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。脈沖微孔噴射法（Pulsated Orifice Ejection Method, POEM）是一種壓電致動(dòng)式按需噴射法，用于制備單分散液滴及粒子。脈沖微孔法通過脈沖信號(hào)驅(qū)動(dòng)壓電陶瓷，進(jìn)而帶動(dòng)壓片彈性變形，在坩堝內(nèi)外壓力差共同作用下，對(duì)坩堝中

2、熔體進(jìn)行擠壓，使一定量熔體從微孔噴出，形成液滴。本文利用首次提出的局域脈沖擾動(dòng)原理，利用傳動(dòng)桿替代上述方法中的壓片。與壓片式對(duì)熔體的整體擾動(dòng)不同，傳動(dòng)桿式僅對(duì)微孔附近熔體進(jìn)行局域擾動(dòng)，當(dāng)擾動(dòng)能量超過微孔處液面的表面張力引起的附加應(yīng)力時(shí)，微孔附近一定微量熔體噴出形成液滴，液滴在下落過程中受表面張力作用形成球狀，進(jìn)而凝固成球形粒子。該方法具有更高的穩(wěn)定性，更容易實(shí)現(xiàn)對(duì)噴射過程的精準(zhǔn)控制，制備得到的粒子的生成過程完全相同，從而該方法制得的粒子

3、具有粒徑均一、熱履歷一致、微觀組織相同的特點(diǎn)，且在制備小粒徑粒子方面具有明顯優(yōu)勢。同時(shí)，由于傳動(dòng)桿式脈沖微孔噴射法采用具有良好高溫性能的陶瓷材料作為傳動(dòng)桿，拓寬了可制備材料的范圍。
　　在單分散高熔點(diǎn)金屬球形微粒子制備裝置中，壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)用于產(chǎn)生脈沖信號(hào)并傳遞振動(dòng)，在該裝置中具有重要意義。利用激光位移測試系統(tǒng)對(duì)壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)性能及振動(dòng)傳遞性進(jìn)行測量分析，測試結(jié)果表明壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)具有良好的階躍響應(yīng)性能，同時(shí)其穩(wěn)定性受脈沖信

4、號(hào)及傳動(dòng)桿尺寸影響：隨上升沿時(shí)間減小，穩(wěn)定性降低，驅(qū)動(dòng)電壓、保持沿及振動(dòng)頻率非穩(wěn)定性的主要影響因素；傳動(dòng)桿材質(zhì)相同時(shí)，其質(zhì)量越小，重心與壓電陶瓷越近，穩(wěn)定性越高。
　　基于首次提出的局域脈沖擾動(dòng)原理，成功設(shè)計(jì)搭建了單分散高熔點(diǎn)金屬球形微粒子制備裝置。同時(shí)在壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)產(chǎn)生的穩(wěn)定脈沖擾動(dòng)條件下，利用該裝置制備金屬微粒子并討論了實(shí)驗(yàn)參數(shù)對(duì)微粒子粒徑的影響，通過研究得到以下結(jié)論：成功制備了球形度優(yōu)良、表面質(zhì)量好的銅、鋁、銀等高熔點(diǎn)材