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超高转速等离子旋转电极工艺制备钬铜球形粉末的研究
汇报人:
2024-02-05
目录
研究背景与意义
实验材料与方法
粉末形貌与结构表征
粉末性能测试与评价
工艺参数对粉末性能的影响研究
结果分析与讨论
结论与展望
01
研究背景与意义
虽然能够制备出钬铜合金粉末,但颗粒形状不规则,且易引入杂质。
机械合金化法
化学还原法
雾化法
制备过程复杂,成本较高,且难以控制粉末的粒度和形状。
虽然可以制备出球形粉末,但颗粒粒度分布较宽,且生产效率较低。
03
02
01
A
B
D
C
粉末球形度高
通过等离子旋转电极的高速旋转,使得熔化的合金在离心力的作用下形成球形液滴,进而凝固成球形粉末。
粒度分布窄
工艺参数可控,可通过调整电极转速、等离子气体流量等参数,控制粉末的粒度分布。
生产效率高
该工艺可连续生产,且生产过程中无需停机清理,提高了生产效率。
环保节能
与传统的雾化法相比,该工艺无需使用大量的惰性气体,降低了生产成本,同时也减少了对环境的影响。
1
2
3
通过超高转速等离子旋转电极工艺制备钬铜球形粉末,为钬铜合金粉末的制备提供新的途径。
拓展钬铜合金粉末的制备方法
球形粉末具有流动性好、松装密度高等优点,有利于提高粉末冶金制品的致密度和力学性能。
提高粉末冶金制品的性能
通过优化粉末制备工艺,降低生产成本,提高产品质量,促进钬铜合金在航空航天、电子、医疗等领域的应用推广。
促进钬铜合金的应用推广
02
实验材料与方法
选用高纯度的钬和铜元素,按照一定比例配制合金。
钬铜合金
选用高导电性、高耐腐蚀性的材料制作电极棒,如钨棒或石墨棒。
电极棒
设备结构
主要由等离子发生器、旋转电极装置、粉末收集器等部分组成。
工作原理
利用等离子发生器产生高温高能的等离子体,同时通过旋转电极装置使电极棒高速旋转,将钬铜合金加热至熔化状态并离心喷射,最终冷凝形成球形粉末。
按照一定比例将钬和铜元素混合均匀,制成钬铜合金。
合金配制
收集制备好的粉末,进行筛分、除杂等处理,得到符合要求的钬铜球形粉末。
粉末收集与处理
将钬铜合金加工成一定直径和长度的电极棒。
电极棒制备
检查设备各部分是否正常,调整等离子发生器和旋转电极装置至最佳工作状态。
设备调试
启动设备,使电极棒在等离子体中高速旋转并加热熔化,通过离心喷射和冷凝过程形成球形粉末。
粉末制备
02
01
03
04
05
等离子体参数
包括等离子体功率、气体流量、气体成分等,这些参数会影响等离子体的温度和能量密度,从而影响粉末的制备效果。
旋转电极参数
包括电极棒的旋转速度、加热温度、加热时间等,这些参数会影响电极棒的熔化和离心喷射过程,从而影响粉末的球形度和粒度分布。
优化方法
通过实验研究和理论分析,找出各参数对粉末制备效果的影响规律,并优化参数组合,以获得最佳的粉末制备效果。同时,还可以采用先进的控制技术和智能算法对实验参数进行实时调整和优化。
03
粉末形貌与结构表征
03
原子力显微镜(AFM)
利用微悬臂上的探针与样品表面原子间的相互作用力,获取粉末表面三维形貌信息。
01
扫描电子显微镜(SEM)
利用高能电子束扫描样品表面,获取粉末颗粒的形貌、尺寸和分布信息。
02
透射电子显微镜(TEM)
通过电子束穿透样品,获得更高分辨率的粉末颗粒内部结构和形貌信息。
X射线衍射(XRD)
01
通过分析粉末样品衍射图谱,确定粉末的晶体结构、晶格常数和相组成。
激光粒度分析
02
利用激光散射原理,测量粉末颗粒的粒径分布和比表面积。
电子背散射衍射(EBSD)
03
分析粉末颗粒的晶体取向和晶界特征,揭示粉末的微观结构。
形貌对流动性的影响
粉末颗粒的形状、尺寸和分布直接影响粉末的流动性,进而影响制备过程的均匀性和成型性。
结构对烧结性能的影响
粉末的晶体结构和相组成决定了其在烧结过程中的致密化行为、力学性能和热稳定性。
形貌与结构对靶材性能的影响
球形粉末具有高的振实密度和流动性,有利于提高靶材的致密度和均匀性,进而改善溅射薄膜的性能。同时,粉末的晶体结构和晶粒尺寸也直接影响靶材的力学性能和热稳定性。
04
粉末性能测试与评价
粒度分布
采用激光粒度分析仪测试粉末的粒度分布,以评估粉末的均匀性和细度。
松装密度和振实密度
通过测量粉末的松装密度和振实密度,了解其流动性和堆积性能。
粉末形貌
利用扫描电子显微镜(SEM)观察粉末的形貌,分析其球形度和表面粗糙度。
采用氧氮分析仪测定粉末中的氧含量,以评估粉末的氧化程度。
氧含量
通过电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)检测粉末中的杂质元素含量,确保其纯度。
杂质元素
利用X射线衍射仪(XRD)分析粉末的相组成,确认其物相结构。
相组成
综合粒度分布、松装密度和形貌等因素,评估粉末的流动性,以判断其是否适合用于热喷涂等工
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