《基於電火花超聲加工的微納空心球成形機理及最佳化研究》是依託四川大學，由李翔龍擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：基於電火花超聲加工的微納空心球成形機理及最佳化研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：李翔龍
- 依託單位：四川大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
微納空心微球特有的許多優異性能使它有著廣闊套用前景，目前的製備技術還存在工藝複雜、難以控制等問題，有必要探索祖龍趨新的製造工藝。本項目基於前期的試驗結果，提出一種新的微納空心球製備方法：火花放電-超聲振盪複合製備法。項目重點研究火花放電-超聲振動加工中空心球的成形機理，由此認識空心球成形的影響因素和空心球成核生長過程。通過工藝試驗，研究超聲空化效應、火花放電效應綜合作用下，設計參數與空心球粒徑、數量、累積分布之間的工藝規律。根據系統內部作用原理，建立超聲振盪、火花放電等子系統及相互關係數學模型，採用多學科設計最佳化方法，獲得控制粒徑、製備效率以及累積分布最優的工藝方案，以指導系統的方案設計並改進試驗系統。項目研究成果對探索新的微納米空心粒子製造方法提供理論和實踐基礎。
結題摘要
微納米空心球具有極大的體積效應和表面效應，在磁性、熱光吸收性、化學活性等邀采炒船方面顯示出許多特殊的性質，在化工、環保、軍事、航天等領域有著廣闊的套用前景。目前製備方法各有特點，但普遍存在工藝複雜、難以控制等局限性。項目提出並研究了一種新的微納金屬空心球製備方法：電火花-超聲複合製備法，相對於其它製備方法，具有生產成本低、工藝簡單、易於實施等優點。項目以鎳為研究對象，研究了電火花-超聲複合作用下記影，鎳粉的形成機理和工藝規律。 項目研究了火花放電和超聲振動下，微納米金屬粉末的成形過程和成形機理。在火花放電作用下，金屬粒子熔化、氣化頌晚蘭，熔化部分形成金屬液滴，氣化部分形成原子簇；同時工作液在放電和超聲空化作用下，形成只戰嘗微氣泡。一部分原子簇聚集在一起，形成實心粉末；一部分原子簇與氣泡相遇，經過氣泡表面吸附金屬原子、原子在表面進行擴散遷移碰撞結合成核、核鑽故騙頁長大變成小島、小島不斷長大結合等過程，最後形成封閉、部分封閉或片狀的微納米殼體粉末。一部分金屬液滴吸收了氣泡，形成多孔狀粉末；一部分金屬液滴直接凝固成實心粉末。 項目對影響粉末製備的工藝參數進行了研究，包括脈衝寬度、放電電流、間隙電壓、超聲頻率、超聲功率、工作液等。相對於傳統的電火花工作液，如煤油、電火花油，純水製備的微粉粒徑更小，粒徑小於1微米比例為6%～10%，小於5微米比例為50%～80%。隨著超聲功率的增大，小於10微米的金屬微粉比例增大。隨著超聲頻率的增大，大尺度的金屬定記膠粉末增加。EDS分析表明純水比煤油工作液製備的金屬鎳粉純度更高，達到98%。XRD分析表明金屬鎳粉在純水中沒有被氧化。金屬鎳粉的真密度測量結果表明，在純水中、超音波的作用下，封閉狀態的鎳粉空心率達到39%。 基於實驗結果，設計開發了電火花-超聲複合製備空心球的原型設備。
