Estimation of plasma parameters in the process of micro-scale powder plastic and characteristics of its products

The temperature and density of plasma jets were estimated with a Boltzmann plot and Stark broadening of Ar I (696.54 nm) lines by optical emission spectroscopy (OES) in the process of plasma plastic, and the morphology and microstructure of tungsten (W) powders were investigated by scanning electron microscope (SEM) and x-ray Diffraction (XRD), respectively. The results show that the assumption of local thermodynamic equilibrium (LTE) was invalid at the end of the plasma jets, and earlier than this after the injection of tungsten powder. The temperature and electron density of the plasma jets were up to about T=6797 K with Q_c=50 slpm and n_e=1.05×10¹⁶ cm⁻³ with Q_s=115 slpm at Z=60 mm, respectively, and both dropped rapidly with the injected tungsten powders of 20 μm. After the plasma plastic process, the spherical tungsten powders were prepared and there were some satellite particles on the surface of the spherical products. The tungsten powders were both composed of a single equilibrium α-W phase with a body centered cubic (bbc) crystal structure before and after plasma treatment.     

射频热等离子体制备球形氧化铝粉末的数值模拟及实验研究

研究粉末颗粒在热等离子体(ICTP)中的行为可以为射频等离子体制备球形粉末工艺过程的优化提供参考。首先, 利用FLUENT软件对具有不同粒径分布的氧化铝粉末颗粒在射频热等离子体中的运动轨迹及加热历程进行了数值模拟; 然后, 根据模拟结果所确定的实验参数范围进行了射频热等离子体粉末球化实验, 并将实验测量与数值模拟的结果相结合, 研究了输入功率、送粉速率等参数的改变对具有不同粒径分布的氧化铝粉末球化效果的影响。研究结果表明: 粒径较小的氧化铝粉末颗粒在飞行过程中可以从等离子体内吸收更多的热量, 因此能够被充分加热至完全熔化; 增加系统输入功率、降低送粉速率均能提高单位质量的颗粒从等离子体中获得的能量, 从而在一定程度上提升氧化铝粉末的球化率。     

高频电感耦合等离子体炬内速度及温度空间分布的数值计算

研究高频电感耦合等离子体炬内部空间的速度和温度分布对等离子体炬的稳定运行有着十分重要的指导意义。为此首先建立了100 kW高频电感耦合热等离子体炬的二维轴对称模型,然后利用商业软件ANSYS FLUENT对纯氩热等离子体电磁场、速度及温度的空间分布进行了计算,并在此基础上分别研究了粉末携带气、反应气及冷却气体积流量的变化对等离子体炬内速度和温度空间分布产生的影响,研究结果表明:等离子体炬内速度和温度空间分布受粉末携带气体积流量变化的影响较大,而反应气体积流量的变化仅对等离子体温度有一定的影响,过高的反应气体积流量可能导致灭弧现象的产生;等离子体炬外管附近区域的温度会随冷却气体积流量的增加而快速下降,因此在实际工作过程中可通过加大冷却气的流量来达到保护炬外管的目的。     

射频等离子体球化中钼粉颗粒加热过程的数值模拟

对射频等离子体球化中钼粉颗粒的加热过程进行研究可以为优化等离子体制备球形钼粉的工艺过程提供参考。采用了数值模拟的方法研究了线圈电流频率、粉枪位置及送粉速率等参数对钼粉颗粒在射频等离子体中的运动轨迹及加热过程的影响效应。结果表明:线圈电流频率较低时,等离子体炬轴线附近的温度更高,钼粉颗粒在等离子体中运动时能够达到的温度也更高;改变粉枪位置仅对粒径较小颗粒的运动和加热有较大的影响;降低送粉速率可以提高颗粒从等离子体中获得的能量,从而在一定程度上提升钼粉的球化率。     

感应耦合热等离子体制备球形WC金属陶瓷粉末

为了提高粉末的流动性,探索球形粉末的制备工艺,以感应耦合热等离子体作为高温热源,对不规则形状的微米级碳化钨(WC)粉体进行了球化处理实验,并研究了送粉量对粉末流动性、振实密度及粒径分布的影响,采用扫描电子显微镜(SEM)、霍尔流速计、能谱分析仪(EDS)和激光粒度分析仪分别对球化前后粉末的微观形貌、流动性、元素质量分数及粒度分布进行了表征和分析。研究结果表明:WC粉末经过感应耦合热等离子体球化处理后,可以得到表面光滑、分散性较好、流动性能佳和振实密度高的球形粉末;球化后粉末的氧和钨元素质量分数增加,而碳元素质量分数降低;经球化处理后,球形WC粉末粒径稍微变大;随着球化率的降低,球形粉末的流动性和振实密度均呈现减弱的趋势,而粉末的粒径分布范围变宽。     

射频等离子体球化钛粉的工艺研究

采用射频(RF)等离子体球化颗粒形状不规则的钛粉。研究了加料速度和携带气量对球化率的影响。通过电子扫描显微镜对制备出的钛粉进行表征,发现其表面光滑、球形度高。当加料速度大于130 g/min时,钛粉的球化率随着加料速度的增大急剧减小;加料速度增至185.75g/m in时,球化率仅为40%。当携带气量为0.20m3/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%。随着钛粉球化率提高,其松装密度、振实密度有所增大。     

射频感应等离子体制备球形Ti粉的工艺

采用射频(RF)感应等离子体球化颗粒形状不规则的Ti颗粒。研究了加料速率、物料分散方式、Ti颗粒大小等因素对球化率的影响。电子扫描显微镜(SEM)观察的球化效果以及对钛粉振实密度的测定表明:当钛原粉以极短暂时间快速穿越等离子体炬时,钛粉颗粒因受热而熔化成液滴,快速冷却,形成球形固态颗粒。     

射频等离子体球化Ti粉体的研究

本文采用射频（RF）等离子法对颗粒形状不规则的Ti粉进行球化处理。研究了加料速率、物料分散方式、Ti粉颗粒大小等因素对球化率的影响。利用扫描电子显微镜（SEM）观察相应试样的形貌。结果显示,射频等离子体法是制备具有良好流动性的球形钛粉的有效技术。     

纳米粉末合成系统

介绍一种易于控制并适合多种纳米粉末合成的工艺方法,即射频等离子体气相合成法.通过对该法合成的SiO2,TiO2,ZnO纳米粉末的性能表征和初步应用研究结果表明,合成的纳米粒子纯度高、粒经小、粒经分布范围窄,系统产能高、适于工业化生产.