片状金属功能粉末的等离子体球磨工艺及其机理探讨
发布时间：2021-07-06 19:54
片状金属功能粉末具有独特的结构与性能,使其在军事与民用领域得到了广泛的应用。例如直径30（±5）μm的片状Al粉与直径10（±5）μm的片状羰基Fe粉分别具有优良的红外隐身性能和雷达隐身性能,平均粒径为20μm的片状Zn粉,以其良好的覆盖率和耐蚀性,占据了车辆、船舶等钢结构件表面防腐装饰涂层的大部分市场份额。然而目前工业上制备性能优良的片状金属粉末的工艺方法往往存在成本高昂、工艺复杂、污染严重等缺陷。因此,急需探究出一种成本较低、工艺简单、效率更高的片状金属粉末制备方法。在课题组前期的探索中已经发现,等离子体球磨能够高效地制备片状金属W粉与Ti粉。受此启发,本文将探究不同晶体结构,不同熔点的三种金属（Al、羰基Fe、Zn）的等离子体球磨片状化工艺及其机理。首先,在片状Al粉的研究中,分别设置了普通球磨、Ar等离子体球磨和NH3等离子体球磨三种球磨方式,通过不断地优化工艺,探究直径30（±5）μm超薄Al粉的高效制备方法。结果表明:采用“低放电强度+低机械强度”匹配模式的NH3等离子体球磨所制备的Al粉片状形貌良好,直径约为30（±5）μm。将...
【文章来源】：华南理工大学广东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：89 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
F-117A隐身战斗机视图
第一章绪论15使得片状粉末直径增大。如图1-2所示为粉末受力与变形的机理图。图1-2高能球磨中的粉末形变方式示意图Figure1-2Schematicdiagramofpowderdeformationinhigh-energyballmilling而不同晶体结构的金属粉末的塑性变形能力不同，在三种常见金属结构中具有面心立方的塑性最好，其次是体心立方，而密排六方结构金属的塑性最差。另外，当球磨的大量机械能作用于粉体上时，一部分能量使得粉末内部形成大量缺陷，转化为粉体内的内能，另一部分则以热能的形式释放，使得罐内温度升高，同时再由外部能场（磁尝电尝等离子体场）的作用，使得罐内温度进一步升高，当温度高于粉末的再结晶温度时粉末在罐内的加工类型则由冷加工变为热加工，热加工过程中不断进行塑性变形与再结晶，使得粉末的加工硬化效应减弱，从而在某种意义上提高粉末的塑性。而一般高纯度金属的再结晶温度是其熔点Tm（k）的0.25~0.35倍[123]，即：再结晶KT×a=T）（m（1-11）其中a为0.25~0.35的常数，Tm为金属熔点（K）。因此我们可以看出金属粉末的晶格类型与熔点，很大程度上地决定了粉末在球磨过程中的塑性变形能力。粉末的变形程度也可以利用真应变大小来表征，即片状直径方向（εD）与厚度方向（εT）的真应变表示[104]：ε=ε+ε00TD)T/Dln(+)D/Dln(=（1-12）其中ε-真应变总量εD-片径方向真应变εT-片厚方向真应变D-球磨后粉末片径D0-原料粉末粒径
华南理工大学硕士学位论文20图2-1等离子体球磨机（a）及其等离子体球磨罐内部结构示意图（b）1.等离子体高频电源；2.塑料王前盖板；3.球磨罐内衬；4.球磨罐外罐；5.紧固螺栓；6.塑料王后盖板；7.电极棒金属电极；8.电极棒介质阻挡层（聚四氟乙烯）；9.真空球阀Fig.2-1TheschematicillustrationofDBDPassistedballmillingjar1.powersupply;2.PTFEfrontcover;3.ballmilltanklining;4.ballmilltankoutertank;5.fasteningbolts;6.PTFEcoverplate;7.electrode;8.dielectricbarrierlayer;9.vacuumvalve图2-2等离子体球磨罐工作时的横截面示意图1.电极棒金属电极；2.介质阻挡层（PTFE）；3.球磨罐外壳；4.硬质合金磨球；5.加工材料；Figure2-2Schematicstructureofadielectricbarrierdischargeplasmaballmilltank1.electrode;2.dielectricbarrierlayer;3.ballmilltank;4.carbidegrindingball;5.material;使用等离子体球磨设备对粉末进行加工制备的具体操作步骤为：（1）在前盖板与球磨罐法兰之间加上已经涂覆了真空脂的密封胶圈，并用螺栓固定，采用盖板对角线方向分别固定螺栓的方法，防止盖板边缘翘起，保证球磨罐的气密性，并将清洗干燥后的电极棒下端均匀地涂覆一层真空脂，并将其稳定安装配合在前盖板上。（2）按照试验计划所需要的钢球配比、球料比，对磨球与粉末原材料进行称重，并将称量准确的磨球与粉末原材料先后装入球磨罐内。再按照粉末质量1~3%的比例，
【参考文献】：
期刊论文
[1]富锌涂层的耐蚀性能和评价研究[J]. 徐善华,薛倩芝. 工业建筑. 2019(06)
[2]碳氮化钛合成与制备技术[J]. 欧阳柳章,蒋文斌,陈祖健. 机电工程技术. 2019(05)
[3]对雷达回波的无源电磁调控技术及其发展[J]. 冯德军,谢前朋,王俊杰,刘蕾. 系统工程与电子技术. 2019(06)
[4]铁氧体吸波材料的研究进展[J]. 李友兵,方菲. 科技经济导刊. 2017(02)
[5]脉冲电流对Al-Mg合金力学性能和断口的影响[J]. 范蓉,赵坤民,任大鑫,ZIKRY Mohammed A.. 中国科学:技术科学. 2016(07)
[6]片状铝粉的制备及其活性[J]. 殷求实,邓国栋,肖磊,周帅,鲁磊明,郁榴华. 爆破器材. 2016(04)
[7]铝粉对红外隐身涂料的发射率影响研究[J]. 孙瑞,何效凯,高萌,黄震,魏乃影. 中国涂料. 2016(06)
[8]钢结构腐蚀与涂层防护[J]. 张磊,李子清. 全面腐蚀控制. 2014(11)
[9]中国工程院“腐蚀成本经济性分析与防腐策略研究预研”项目启动[J]. 表面工程资讯. 2014(04)
[10]球磨钢珠配比对片状羰基铁粉吸波性能影响的研究[J]. 李晓光,吕华良,姬广斌,张豹山,唐东明. 航空材料学报. 2013(05)
博士论文
[1]有机介质环境机械化学球磨作用下金属粉末结构演变与反应行为[D]. 肖骁.中南大学 2008
硕士论文
[1]放电强度对等离子球磨制备WC-8Co硬质合金组织与性能的影响[D]. 涂佳亮.华南理工大学 2019
[2]环氧丙聚涂层失效规律及剩余寿命预测研究[D]. 张瑞.湖南大学 2016
[3]片状磁性吸波材料的制备及其兼容隐身性能研究[D]. 李晓光.南京航空航天大学 2014
[4]低发射率材料及其与雷达吸波材料的兼容性研究[D]. 李凤雷.南京航空航天大学 2010
[5]低发射率硫化物半导体颜料的制备及机理研究[D]. 任菁.南京航空航天大学 2007
本文编号：3268872
【文章来源】：华南理工大学广东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：89 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
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第一章绪论15使得片状粉末直径增大。如图1-2所示为粉末受力与变形的机理图。图1-2高能球磨中的粉末形变方式示意图Figure1-2Schematicdiagramofpowderdeformationinhigh-energyballmilling而不同晶体结构的金属粉末的塑性变形能力不同，在三种常见金属结构中具有面心立方的塑性最好，其次是体心立方，而密排六方结构金属的塑性最差。另外，当球磨的大量机械能作用于粉体上时，一部分能量使得粉末内部形成大量缺陷，转化为粉体内的内能，另一部分则以热能的形式释放，使得罐内温度升高，同时再由外部能场（磁尝电尝等离子体场）的作用，使得罐内温度进一步升高，当温度高于粉末的再结晶温度时粉末在罐内的加工类型则由冷加工变为热加工，热加工过程中不断进行塑性变形与再结晶，使得粉末的加工硬化效应减弱，从而在某种意义上提高粉末的塑性。而一般高纯度金属的再结晶温度是其熔点Tm（k）的0.25~0.35倍[123]，即：再结晶KT×a=T）（m（1-11）其中a为0.25~0.35的常数，Tm为金属熔点（K）。因此我们可以看出金属粉末的晶格类型与熔点，很大程度上地决定了粉末在球磨过程中的塑性变形能力。粉末的变形程度也可以利用真应变大小来表征，即片状直径方向（εD）与厚度方向（εT）的真应变表示[104]：ε=ε+ε00TD)T/Dln(+)D/Dln(=（1-12）其中ε-真应变总量εD-片径方向真应变εT-片厚方向真应变D-球磨后粉末片径D0-原料粉末粒径
华南理工大学硕士学位论文20图2-1等离子体球磨机（a）及其等离子体球磨罐内部结构示意图（b）1.等离子体高频电源；2.塑料王前盖板；3.球磨罐内衬；4.球磨罐外罐；5.紧固螺栓；6.塑料王后盖板；7.电极棒金属电极；8.电极棒介质阻挡层（聚四氟乙烯）；9.真空球阀Fig.2-1TheschematicillustrationofDBDPassistedballmillingjar1.powersupply;2.PTFEfrontcover;3.ballmilltanklining;4.ballmilltankoutertank;5.fasteningbolts;6.PTFEcoverplate;7.electrode;8.dielectricbarrierlayer;9.vacuumvalve图2-2等离子体球磨罐工作时的横截面示意图1.电极棒金属电极；2.介质阻挡层（PTFE）；3.球磨罐外壳；4.硬质合金磨球；5.加工材料；Figure2-2Schematicstructureofadielectricbarrierdischargeplasmaballmilltank1.electrode;2.dielectricbarrierlayer;3.ballmilltank;4.carbidegrindingball;5.material;使用等离子体球磨设备对粉末进行加工制备的具体操作步骤为：（1）在前盖板与球磨罐法兰之间加上已经涂覆了真空脂的密封胶圈，并用螺栓固定，采用盖板对角线方向分别固定螺栓的方法，防止盖板边缘翘起，保证球磨罐的气密性，并将清洗干燥后的电极棒下端均匀地涂覆一层真空脂，并将其稳定安装配合在前盖板上。（2）按照试验计划所需要的钢球配比、球料比，对磨球与粉末原材料进行称重，并将称量准确的磨球与粉末原材料先后装入球磨罐内。再按照粉末质量1~3%的比例，
【参考文献】：
期刊论文
[1]富锌涂层的耐蚀性能和评价研究[J]. 徐善华,薛倩芝. 工业建筑. 2019(06)
[2]碳氮化钛合成与制备技术[J]. 欧阳柳章,蒋文斌,陈祖健. 机电工程技术. 2019(05)
[3]对雷达回波的无源电磁调控技术及其发展[J]. 冯德军,谢前朋,王俊杰,刘蕾. 系统工程与电子技术. 2019(06)
[4]铁氧体吸波材料的研究进展[J]. 李友兵,方菲. 科技经济导刊. 2017(02)
[5]脉冲电流对Al-Mg合金力学性能和断口的影响[J]. 范蓉,赵坤民,任大鑫,ZIKRY Mohammed A.. 中国科学:技术科学. 2016(07)
[6]片状铝粉的制备及其活性[J]. 殷求实,邓国栋,肖磊,周帅,鲁磊明,郁榴华. 爆破器材. 2016(04)
[7]铝粉对红外隐身涂料的发射率影响研究[J]. 孙瑞,何效凯,高萌,黄震,魏乃影. 中国涂料. 2016(06)
[8]钢结构腐蚀与涂层防护[J]. 张磊,李子清. 全面腐蚀控制. 2014(11)
[9]中国工程院“腐蚀成本经济性分析与防腐策略研究预研”项目启动[J]. 表面工程资讯. 2014(04)
[10]球磨钢珠配比对片状羰基铁粉吸波性能影响的研究[J]. 李晓光,吕华良,姬广斌,张豹山,唐东明. 航空材料学报. 2013(05)
博士论文
[1]有机介质环境机械化学球磨作用下金属粉末结构演变与反应行为[D]. 肖骁.中南大学 2008
硕士论文
[1]放电强度对等离子球磨制备WC-8Co硬质合金组织与性能的影响[D]. 涂佳亮.华南理工大学 2019
[2]环氧丙聚涂层失效规律及剩余寿命预测研究[D]. 张瑞.湖南大学 2016
[3]片状磁性吸波材料的制备及其兼容隐身性能研究[D]. 李晓光.南京航空航天大学 2014
[4]低发射率材料及其与雷达吸波材料的兼容性研究[D]. 李凤雷.南京航空航天大学 2010
[5]低发射率硫化物半导体颜料的制备及机理研究[D]. 任菁.南京航空航天大学 2007
本文编号：3268872
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