單分散高熔點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，對作為原材料的微米級粒子的性能要求不斷提高。由于單分散微米級粒子具有球形度高、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、新能源產業(yè)等諸多領域具有廣泛的應用前景。脈沖微孔噴射法（Pulsated Orifice Ejection Method, POEM）是一種壓電致動式按需噴射法，用于制備單分散液滴及粒子。脈沖微孔法通過脈沖信號驅動壓電陶瓷，進而帶動壓片彈性變形，在坩堝內外壓力差共同作用下，對坩堝中

2、熔體進行擠壓，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原理，利用傳動桿替代上述方法中的壓片。與壓片式對熔體的整體擾動不同，傳動桿式僅對微孔附近熔體進行局域擾動，當擾動能量超過微孔處液面的表面張力引起的附加應力時，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，進而凝固成球形粒子。該方法具有更高的穩(wěn)定性，更容易實現對噴射過程的精準控制，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，且在制備小粒徑粒子方面具有明顯優(yōu)勢。同時，由于傳動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桿，拓寬了可制備材料的范圍。
　　在單分散高熔點金屬球形微粒子制備裝置中，壓電陶瓷驅動系統(tǒng)用于產生脈沖信號并傳遞振動，在該裝置中具有重要意義。利用激光位移測試系統(tǒng)對壓電陶瓷驅動系統(tǒng)性能及振動傳遞性進行測量分析，測試結果表明壓電陶瓷驅動系統(tǒng)具有良好的階躍響應性能，同時其穩(wěn)定性受脈沖信

4、號及傳動桿尺寸影響：隨上升沿時間減小，穩(wěn)定性降低，驅動電壓、保持沿及振動頻率非穩(wěn)定性的主要影響因素；傳動桿材質相同時，其質量越小，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原理，成功設計搭建了單分散高熔點金屬球形微粒子制備裝置。同時在壓電陶瓷驅動系統(tǒng)產生的穩(wěn)定脈沖擾動條件下，利用該裝置制備金屬微粒子并討論了實驗參數對微粒子粒徑的影響，通過研究得到以下結論：成功制備了球形度優(yōu)良、表面質量好的銅、鋁、銀等高熔點材