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。     

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。     

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。     

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。     

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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。     

射频感应等离子体制备球形钛粉的成分分析

射频等离子体制备球形钛粉技术是利用等离子体炬产生的高温热将形状不规则的钛粉快速熔融成液滴,随后急冷,冻结成球形钛粉。通过射频等离子体球化处理前后的钛粉的粒度与粒径分布的测试表明,钛粉经过球化处理后,平均粒度基本上没有改变,而粒径分布相对变窄。实验通过随机对球化处理的钛粉进行X射线衍射谱检测,发现最终获得的球形钛粉没有物质结构和相的变化。C,O,H和N的含量有所降低,而Ti的含量略有所增加,可见射频等离子体的球化处理有一定的纯化作用。     

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。     

基于Ar发射光谱的感应等离子体球化高温流场温度测量研究

感应等离子体可通过纯净、热等离子体的焦耳加热作用,实现不规则粉末颗粒的球化,感应等离子体球化在航空航天领域具有广阔的应用前景。气流温度是感应等离子体球化制粉的关键参数,等离子体发生器内高温流场温度的空间分布测量为感应等离子体制粉研究和相关工艺改进优化提供了定量依据。在传统接触式测量手段难以应用于感应等离子体高温流场测量的背景下,该研究发展了非接触式的发射光谱诊断技术,开展对100kW高频感应等离子体发生器制备球形钛粉过程中高温等离子体气流的诊断。通过测量氩气(Ar)在高温下的发射光谱谱线,结合电动位移扫描技术,获得了等离子体发生器内某一截面温度的径向空间分布。研究结果表明:感应等离子体发生器内径向气流温度的变化呈现马鞍形的变化趋势,不送粉条件下高温流场待测横截面的中心位置有一个低温区,温度在(10 120±240) K,气流最大温度值的区域位于测量横截面圆心的两侧,靠近趋肤层的位置,两侧最大温度值分别为(10 500±240)和(10 620±240) K;相比于不送粉条件,送入钛粉后感应等离子体发生器内高温流场内温度出现明显变化,钛粉送入区域下方出现一个明显的倒三角的低温区,送粉与不送粉下圆心低温区的温差在500 K左右,趋肤层最大温度区的温差在400 K左右,显示了颗粒送入被加热的过程中,附近气流温度也随之出现下降。发展的测量技术为定量了解感应等离子体球化流场温度二维空间分布提供了成熟的非接触式光谱测试手段。     

材料颗粒度对粉末药型罩特性的影响

为研究粉末材料的颗粒尺寸及其分布对粉末药型罩特性的影响,以W、Cu粉末为药型罩的主体材料,添加少量Bi粉以增加其流动性,在配比一定的条件下,通过改变各组分的颗粒尺寸,制备了3种药型罩。利用扫描电子显微镜,观察了W、Cu粉末的颗粒形貌,发现W粉的颗粒形状为规则的结晶体,而Cu粉颗粒的形状不规则。对3种药型罩进行了微观结构观察、密度测定、维氏硬度测定以及破甲威力实验。结果表明:在粉末材料特性和配比一定的条件下,减小颗粒尺寸可有效提高粉末药型罩的致密性、密度和破甲威力,但对维氏硬度的影响不明显。     

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.     

Effect of powder loading on the excitation temperature of a plasma jet in DC thermal plasma spray torch

A DC non-transferred mode plasma spray torch was fabricated for plasma spheroidization. The effect of powder-carrier gas and powder loading on the temperature of the plasma jet generated by the torch has been studied. The experiment was done at different input power levels; the temperature of the jet was within 5000–7000 K argon was used as plasma gas and powder-carrier gas. Nickel powder particles in the size range from 40 to 100 μm were processed. The temperature of the jet was estimated after flowing powder-carrier gas only into the plasma jet and with powder-carrier gas feeding powder into the flame. On introduction of powder-carrier gas and powder loading the temperature of the jet was found to decrease appreciably down to 11%. The temperature of the plasma jet was estimated using the Atomic Boltzmann plot method.     

Synthesis and characterization of nanocrystalline titanium nitride powder from rutile and anatase as precursors

In this research nanosized titanium nitride powder was synthesized through reaction of titanium oxide with ammonia gas. The reaction was carried out at a very slow heating rate. Two different TiO₂ starting powders contained rutile and anatase phase and differed in initial particle size and surface area. The crystallite size of TiN powders synthesized at 1000 °C was obtained about 40 nm for anatase sample. Surface area and particle size were found to be 19 m²/g, 70 nm for rutile sample and 31 m²/g, 39 nm for anatase sample, respectively. The rutile sample showed an increasing trend in surface area during conversion to the nitride, whilst the anatase sample followed an adverse trend. TiN powder synthesized from anatase had the highest surface area and smallest particle size due to the specification of initial precursor.