射频感应等离子体制备球形钛粉的工艺研究

采用单因素法对制备球形钛粉的工艺进行研究,通过控制和调节射频等离子体工作的阳极电流与电压、中气流量、边气流量、粉体携带气流量、抽风负压和钛粉送粉速率等参数,以获得制备球形度较佳的钛粉工艺参数。通过射频感应等离子体对粒度为(17.02.0) m的钛粉球化处理研究,制备出球形度好、球化率高、表面粗糙度低的钛粉,钛粉球化率随着抽风负压增加而增加,当抽风负压大于1 800 Pa时,钛粉的球化率随着抽风负压的增大迅速降低;同样钛粉球化率也随着钛粉送粉速率增加而增加,当钛粉送粉速率大于90.0 g/min时,钛粉的球化率随着钛粉送粉速率的增大而迅速降低。     

射频感应等离子体制备球形氧化铝的工艺研究

采用射频(RF)感应等离子体对颗粒形状不规则的氧化铝粉作球化处理,当氧化铝以极短暂时间快速穿越射频等离子体炬时,颗粒因受热而熔化成液滴,快速冷却,形成球形固态颗粒。应用单因素法讨论射频等离子体制备球形氧化铝的工艺参数,研究了制备过程中相关的中气流量、抽风负压、送粉速度和分散方式等主要工艺参数对球形氧化铝粉的影响。用电子扫描显微镜(SEM)观测评估球化效果,测定松装密度和振实密度。     

射频感应等离子体制备球形钨粉的工艺研究

 采用射频感应等离子体球化颗粒形状不规则的钨粉（平均粒度尺寸5～12 μm）,研究了加料速率、物料分散方式、钨粉颗粒大小等因素对球化率的影响。当加料速率大于95 g/min时,粉体的球化率随着加料速率的增大急剧减小,加料速率增大到135.75 g/min时,样品钨粉球化率仅为30%。当携带气量为0.12 m3/h 时,分散效果较佳,其球形度相应也较好,球化率几乎达到100%;随着钨粉球化率提高,其松装密度有所增大。通过对不同粒度分布的原粉进行球化处理,得出结论：钨粉原粉粒度分布均匀,则相应制备出的球形钨粉的粒度分布也比较均匀。     

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采用感应耦合热等离子体作为高温热源,对形状不规则的铬粉末进行了球化处理,研究了送粉速率对球形粉末的流动性、球化率的影响,并采用金相显微镜和霍尔流速计对球形粉末的表观形貌和流动性进行了测定.研究结果表明:形状不规则的粉末经过等离子体处理后,绝大部分以上的粉末均变为球形或类球形.对于粒径在200~300目之间的铬粉,随着送粉速率的增加,球化后的粉末流动性逐渐增强,球化率增加;当送粉速率为35g.min?1时,其流动性和球化率分别约为56.18s/50g和85.6%,两者均达到了最佳效果.     

感应耦合等离子体制备球形铬粉末的工艺研究

采用感应耦合热等离子体作为高温热源,对形状不规则的铬粉末进行了球化处理,研究了送粉速率对球形粉末的流动性、球化率的影响,并采用金相显微镜和霍尔流速计对球形粉末的表观形貌和流动性进行了测定。研究结果表明：形状不规则的粉末经过等离子体处理后,绝大部分以上的粉末均变为球形或类球形。对于粒径在200～300目之间的铬粉,随着送粉速率的增加,球化后的粉末流动性逐渐增强,球化率增加;当送粉速率为35g•min^-1时,其流动性和球化率分别约为56.18s/50g和85.6%,两者均达到了最佳效果。     

层流等离子体制备球形氧化铝粉末的实验研究

为研究非转移弧层流等离子体制备面向新材料领域的μm级球形氧化铝粉末的能力,使用自制的非转移弧分段式阳极层流等离子体球化设备,以载气送粉的方式,对η相的不规则μm级三氧化二铝粉末进行等离子体球化处理,并采用均匀设计法,研究等离子体发生器和送粉器不同的工作参数对氧化铝粉末球化率的影响规律。结果表明,实验所采用的直流非转移弧层流等离子体发生器能有效制备球化率接近100%的高球化率球形氧化铝粉末。实验发现,高球化率、高分散性和粒径大小均匀的球形氧化铝粉末可在不同工艺参数组合下制备,并证明了采用非转移弧分段式阳极层流等离子体发生器可实现较低功率下制备较高球化率球形氧化铝的可行性。实验还通过XRD与PDF卡片索引技术对球化前后的氧化铝粉末进行了物相定性分析,发现η相的氧化铝粉末经射流作用转化成了Corundum型的氧化铝粉末。     

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采用射频(RF)等离子体对颗粒形状不规则的钨粉球化,研究了加料速率和钨粉分散方式对球化率的影响。通过用电子扫描显微镜(SEM)观测得到的被球化粉末的百分比评估了球化效率。通过对球化处理的钨粉的X射线衍射谱(XRD)的检测,验证了在球化过程中无氧化发生和其它杂质介入。当钨粉以极短暂时间(约几毫秒)快速穿越等离子体炬时,钨粉颗粒因受热而熔化成液滴,快速冷却后,形成致密的球形固态颗粒。     

射频等离子体制备球形钨粉研究

采用射频(RF)等离子体对颗粒形状不规则的钨粉球化,研究了加料速率和钨粉分散方式对球化率的影响。通过用电子扫描显微镜(SEM)观测得到的被球化粉末的百分比评估了球化效率。通过对球化处理的钨粉的X射线衍射谱(XRD)的检测,验证了在球化过程中无氧化发生和其它杂质介入。当钨粉以极短暂时间(约几毫秒)快速穿越等离子体炬时,钨粉颗粒因受热而熔化成液滴,快速冷却后,形成致密的球形固态颗粒。     

高频感应热等离子体中粉末颗粒的运动行为研究

建立了高频电感耦合等离子体炬的二维轴对称模型,利用商用软件FLUENT对钛粉颗粒在纯氩热等离子体内的运动轨迹进行了模拟,研究了前驱体粒径及载气流量的变化对粉末颗粒受力过程的影响。研究结果表明,粒径小的颗粒受炬内回流作用的影响较大,颗粒运动轨迹杂乱,而粒径大的颗粒受回流的影响则很小;降低载气流量可以使钛粉的受热更加充分,使得更多的颗粒被加热至熔化,可提高粉末的球化率。     

钡钨阴极优化与热电子发射性能

分别从基体和铝酸盐两方面优化了钡钨阴极.在基体方面,首先采用窄粒度钨粉结合放电等离子体烧结获得了孔径分布窄的基体;再利用射频等离子体球化技术制备了球形钨粉,采用球形钨粉制备了多孔基体,获得了孔通道光滑、内孔连通性好、孔径分布更加窄的基体.与窄粒度钨粉基体相比,球形钨粉制备的阴极,空间电荷限制区的斜率由1.25增加至1.37,发射均匀性得到提高,拐点电流密度由6.6 A·cm^–2增至6.96 A·cm^–2.在此基础上,采用液相法改善了铝酸盐物相组成,发现空间电荷限制区的斜率增加至1.44,拐点电流密度增加至21.2 A·cm^–2.通过理论计算对钡钨阴极发射的物理本质进行了研究,发现钡钨阴极发射规律遵循偶极子理论.     

Influence of metal powder shape on drag coefficient in a spray jet

In plasma spraying, particle shape, size, distribution and density are the important factors to be considered in order to ensure high spray efficiency and better coating properties. In the present work, nickel, iron and aluminium irregular powders in the size range from 50 to 63 μm were spheroidized using thermal plasma processing. The spheroidization experiments have been carried out at different gas flow rates and plasma torch power levels. The sphericity was analyzed using shape factor. Drag coefficients of the powders were estimated using Reynolds number and sphericity of the powders in plasma. For irregular particles, the drag coefficient is higher than that of the spherical because of its large area of contact with plasma. The temperature dependent on drag coefficient is also discussed. Increasing temperature increases the drag coefficient of the powder particles injected in to the plasma jet. Increasing plasma jet temperature changes the density and viscosity of the plasma which affects the particle’s drag coefficient in the plasma. The results are reported and discussed.     

Synthesis of titanium boride nanoparticles and fabrication of flexible material for radiation shielding

A numerical simulation for a radio frequency (RF) thermal plasma torch was carried out to identify the temperature and velocity distributions and determine the optimal design of a plasma system based on the coil turn and torch inner diameter parameters. Then, the optimized conditions of five coil turns and a torch inner diameter of 64 mm were applied to synthesize titanium boride nanoparticles. The major crystal structure of the synthesized titanium boride nanoparticles was TiB₂, with TiB as a minor phase and an average particle size of 42 nm. Subsequently, the gamma-ray shielding performance was analyzed using synthesized titanium boride nanoparticles. Flexible shielding materials were fabricated using a hydrogel to load the synthesized nanoparticles. The attenuation coefficient of the titanium boride nanoparticle flexible material was 0.238 cm⁻¹, and the half-value layer was 2.91 cm.