超細(xì)粉的電爆法制備及其設(shè)備的開發(fā).pdf

1、超細(xì)粉是當(dāng)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(xué)特性以及潛在的工程應(yīng)用前景，因此超細(xì)粉的研制成為現(xiàn)代高科技發(fā)展的需要。 電爆法是在一定的氣體介質(zhì)環(huán)境下對(duì)金屬絲瞬間施加直流高電壓，強(qiáng)大的電流脈沖使得金屬絲熔化、汽化、膨脹，發(fā)生爆炸，產(chǎn)生沖擊波，驅(qū)使金屬蒸汽高速運(yùn)動(dòng)，在氣體介質(zhì)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(xì)粉。該方法具有能量利用率高，工藝參數(shù)可以調(diào)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(xué)活性高等優(yōu)點(diǎn)。 本文開發(fā)了在高壓電場(chǎng)中金屬絲段與電極非接觸電爆的場(chǎng)電爆設(shè)備，金屬絲靠重力的作用豎直落入高壓電場(chǎng)進(jìn)行快速電爆。該設(shè)備主要由校直及剪絲機(jī)構(gòu)，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(dòng)機(jī)帶動(dòng)滾輪直線的送絲并按一定的匹配關(guān)系剪絲，并使得剪斷的金屬絲在不同氣氛的高壓電場(chǎng)中迅速爆炸；本設(shè)備能夠?qū)崿F(xiàn)金屬絲的連續(xù)爆炸，具有運(yùn)行穩(wěn)定，過程參數(shù)便于調(diào)整，

3、能量的充放速度快，操作和使用方便，自動(dòng)化程度高。 通過改變電極間距、金屬絲長(zhǎng)度和電場(chǎng)電壓，進(jìn)行系列高壓電場(chǎng)中金屬絲段電爆試驗(yàn)。結(jié)果表明，在高壓電場(chǎng)中電極與金屬絲的端部發(fā)生氣體放電，將大電流導(dǎo)入金屬絲段而發(fā)生電爆，可減輕對(duì)電極的燒蝕。但是金屬絲段的端部殘留0.5-2mm長(zhǎng)的金屬絲不發(fā)生電爆。由于電爆實(shí)驗(yàn)是在空氣介質(zhì)環(huán)境中進(jìn)行，電爆過程產(chǎn)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(duì)

4、粉末形貌進(jìn)行觀察，分析得出粉末微觀形態(tài)大部分為球形，測(cè)試部分的粉末基本上達(dá)到了納米尺寸。 金屬絲落入高壓電場(chǎng)以后發(fā)生爆炸的條件是大電流必須經(jīng)電極瞬時(shí)傳遞給金屬絲。從實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象中發(fā)現(xiàn)，金屬絲并沒有直接與電極電接觸來導(dǎo)電，只能通過金屬絲端部與電極之間的氣體放電來傳導(dǎo)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(chǎn)生等離子弧，由于此時(shí)的電場(chǎng)電壓高，等離子弧會(huì)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(dāng)其余的金屬絲段發(fā)生電爆

5、時(shí)，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(duì)電爆實(shí)驗(yàn)的觀察和研究，得到適于制備粉末的電爆工藝條件，對(duì)應(yīng)電場(chǎng)電壓6kV、7kV和8kV時(shí)，電極間距與絲長(zhǎng)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(xì)粉特性的電爆過程參數(shù)有電壓及其能量、金屬絲直徑和長(zhǎng)度、電極間距、線路的電感、放電回路電阻。在給定的條件下，調(diào)整電壓、改