真空法制备球形铝粉的实验研究

发布时间：2017-06-24 12:14

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【摘要】：铝粉是仅次于铁粉的重要功能材料,具有良好的耐腐蚀性、导电性、导热性、延展性等特点,对于顺利发展国防工业、火箭飞机制造业、原子能、化学、建筑、粉末冶金等工业有着重要意义。本文对球形铝粉的性质、制备方法、用途等方面进行了综合评述。针对真空条件下纯铝的蒸发-冷凝过程及A1N氯化-歧化的冷凝过程进行了热力学、动力学、机理和工艺的系统研究。通过理论分析得出：在实验条件可以达到的范围内,实验蒸发温度应选择为1623K-1823K,此时存在铝蒸气饱和蒸气压大于系统恒定压力。结晶凝固过程,冷凝温度在1642.2K以上时,由于铝的饱和蒸气压p*大于15Pa,此时不存在形核半径rk,即此时不能形成液核,铝蒸气未达到饱和,只是有利于形成蒸气,所以冷凝温度需低于1642.2K才可能生成铝粉。铝块的蒸发-冷凝实验研究得出：蒸发温度较低时即冷凝盘表面温度较低时,凝聚生长的小铝粉颗粒较多；而继续升高蒸发温度,冷凝盘表面的温度增幅明显,小于100目的铝粉开始减少。蒸发温度T较低即冷凝温度较低时,任意取出铝粉大多数呈球形或类球形,而且铝粉颗粒表面较为光滑,分散性较好。而且蒸发温度较高,高于1823K时,石墨发热体升温剧烈,较大石墨颗粒脱落挥发到冷凝盘与凝聚后的铝颗粒发生持续团聚,最后形成蜂窝状颗粒。纯铝蒸发过程时,冷凝导管为80mm时,冷凝器温度大约在692～933K,冷凝区的温度梯度约为6.0K/mm；冷凝导管为120mm时,冷凝器温度大约在600～812.5K,则冷凝区的温度梯度约为5.3K/mm。AlN真空氯化-歧化法制备球形铝粉的实验过程得出：通过热力学计算表明,系统压力在10～100Pa之间,反应温度高于1428K时,AlN(s)与AlCl3(g)生成AlCl(g)和N2(g),当冷凝温度低于1064K时,AlCl(g)会发生分解得到Al(l)和AlCl3(g)。在不同的反应温度下,生成的金属铝纯度在99.28%以上。实验过程中,不加冷凝导管时,通过称量计算,冷凝塔顶盖处形成的铝并不完全,由于距离抽气口很近,部分金属铝被抽走,造成损失。冷凝高度升高后,通过四级冷凝盘层层收集,从而减少金属铝的损失。不加冷凝导管时,冷凝器温度大约在933～1373K,冷凝区的温度梯度约为14.7K/mm,冷凝导管为150mm时,冷凝器温度大约在600～812.5K,则冷凝区的温度梯度约为5.3K/mm。
【关键词】：真空 铝蒸气 蒸发冷凝 氯化歧化 球形铝粉
【学位授予单位】：昆明理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TB383.3;TG146.21
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第一章 绪论10-20
• 1.1 球形铝粉的概况11-18
• 1.1.1 球形铝粉的性质11-13
• 1.1.2 球形铝粉的制备方法13-18
• 1.1.3 球形铝粉的用途18
• 1.2 本课题的目的及意义18-19
• 1.3 本课题的主要研究内容19-20
• 第二章 金属铝真空蒸发-冷凝制备球形铝粉的理论分析20-34
• 2.1 热力学分析20-22
• 2.2 动力学分析22-31
• 2.2.1 蒸发过程22-26
• 2.2.2 气相传质过程26-27
• 2.2.3 冷凝过程27-28
• 2.2.4 结晶凝固过程28-31
• 2.3 本章小结31-34
• 第三章 实验原料、设备及分析检测方法34-42
• 3.1 实验原料34-35
• 3.2 实验设备35-38
• 3.3 分析检测方法38
• 3.4 冷凝区温度的检测方法38-40
• 3.4.1 真空蒸发法时冷凝区的温度测量38-39
• 3.4.2 氯化-歧化法时冷凝区的温度测量39-40
• 3.5 本章小结40-42
• 第四章 真空蒸发-冷凝制备球形铝粉的实验研究42-52
• 4.1 实验步骤42-43
• 4.2 实验的工艺流程43
• 4.3 实验结果与讨论分析43-46
• 4.3.1 蒸发温度对铝蒸发速率及铝粉粒径的影响43-44
• 4.3.2 冷凝高度对铝蒸发速率及铝粉粒径的影响44-45
• 4.3.3 坩埚直径对铝蒸发速率及铝粉粒径的影响45-46
• 4.4 冷凝产物的分析46-49
• 4.4.1 蒸发温度对铝粉形貌的影响47-48
• 4.4.2 冷凝高度对铝粉形貌的影响48
• 4.4.3 坩埚直径对铝粉形貌的影响48-49
• 4.5 本章小结49-52
• 第五章 真空条件下氯化-歧化法制备球形铝粉的实验研究52-64
• 5.1 实验步骤52-53
• 5.2 结果与讨论53-62
• 5.2.1 热力学分析53-55
• 5.2.2 不同因素对金属铝直收率的影响55-58
• 5.2.3 冷凝产物的影响因素分析58-61
• 5.2.4 冷凝产物的纯度分析61-62
• 5.3 本章小结62-64
• 第六章 结论与展望64-66
• 6.1 主要结论64-65
• 6.2 展望65
• 6.3 创新点65-66
• 参考文献66-70
• 致谢70-72
• 附录72

  本文关键词：真空法制备球形铝粉的实验研究，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：478177