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[交流]
放電等離子體改性對(duì)球形鈦粉物理性能及致密化機(jī)理的影響
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今天依然分享一篇合金粉末制備的文獻(xiàn)，需要英文原文的私信我231018，并留下您的郵箱，看到后我會(huì)將文檔發(fā)郵箱 一段話了解全文 在粉末燒結(jié)過程中，普遍認(rèn)為閉孔空心粉末，衛(wèi)星粉末和過剩的自由能低這三個(gè)不利特征會(huì)影響致密化行為。但是，它們的具體影響以前從未確定過。在這項(xiàng)工作中，報(bào)告了通過放電等離子體改性有效消除了霧化球形鈦粉末的三個(gè)不利特征，并進(jìn)一步闡明了它們對(duì)燒結(jié)過程中致密化行為的影響。結(jié)果表明，改性粉末的活化能比霧化粉末的活化能低兩倍。 材料制備 設(shè)備電源輸出高頻和高壓交流電(頻率≥13kHz，電壓≥22kV)。介質(zhì)阻擋層和研磨槽之間的氣體將被分解，從而形成由電子，離子，自由基和其他反應(yīng)性粒子組成的冷等離子體。由于1eV和15eV之間巨大的電子能量而導(dǎo)致電子溫度超過10000℃，但是離子和中性粒子的溫度卻接近室溫。這意味著混合物的表觀溫度仍然很低(大約30-90℃)。為了保證材料本身的形貌，在整個(gè)過程中罐體在不放入磨球。 圖1 等離子體球磨設(shè)備對(duì)霧化球形鈦粉末的處理 (a)設(shè)備的示意圖 (b)靜態(tài)粉末 (c)靜態(tài)冷等離子體(d)DPM處理球形鈦粉 粉末表征 圖2 (a b c)霧化粉末SEM (d e f)DPM處理粉末SEM (h)DPM處理前后粒徑分布 (i)粒徑分布變化示意圖 DPM有效地消除了影響物化顆粒致密度的三個(gè)物理性能缺陷，即數(shù)量比為1.5–9.6％或體積孔隙率為0.48％的閉孔空心粉末，人造衛(wèi)星粉末和低的剩余自由能。首先，產(chǎn)生極高電子溫度的冷等離子體轟擊粉末表面，產(chǎn)生局部高溫形成熱熔區(qū)域，閉孔空心粉的薄殼將被軟化，破碎和掉落，從而暴露出閉孔空心并形成開孔空心(圖2f)，閉孔空心消除率約為5％。其次，衛(wèi)星粉末已經(jīng)脫落，球形粉末的表面變得非常光滑(圖2f)。第三，粉末顆粒的表面被等離子體撞擊并活化，從而在微區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生微小的熔滴(圖2g)，形成活化的新鮮表面，并在快速冷卻后產(chǎn)生大量殘余的熱應(yīng)力。此外，對(duì)粒度的檢查表明，DPMed對(duì)應(yīng)物的Dx值要小得多(x=10、50和90)。 圖3 (a)霧化和DPM球形鈦粉的XRD圖譜 (b)βcosθ4sinθ對(duì)應(yīng)關(guān)系 為了驗(yàn)證DPM引起的畸變能，根據(jù)XRD譜圖中的(101(-)0)，(0002)，(101(-)1)和(101(-)2)，峰位置不變時(shí)半峰寬增加，位錯(cuò)密度增加。位錯(cuò)密度的增加可以導(dǎo)致位錯(cuò)管擴(kuò)散的增強(qiáng)。因此，在相同的燒結(jié)條件(包括溫度和壓力)下，DPM粉末中較高的位錯(cuò)密度將為更多的通道提供更高的傳質(zhì)速率，可以降低燒結(jié)活化能。證實(shí)了DPM可提高霧化粉末的表面活化性，有助于改善粉末燒結(jié)過程中的傳質(zhì)和致密收縮。 粉體燒結(jié)性能 圖4 霧化和DPM球形鈦粉末的相對(duì)密度和瞬時(shí)致密化率隨溫度或保溫時(shí)間的變化而變化 DPM粉末的生坯密度(0.637)略小于霧化樣品的生坯密度(0.645)，整個(gè)加熱階段中，DPM粉末的瞬時(shí)致密化速率(dρ/dT)明顯大于給霧化粉末的相應(yīng)致密化速率。霧化粉末的起始致密化溫度(715 K)比DPMed粉末的起始致密化溫度(773K)高58K。這兩個(gè)方面證明DPM處理消除了影響物化顆粒致密度的三個(gè)物理性能缺陷。 結(jié)論 應(yīng)用放電等離子體改性有效地消除了霧化球形鈦粉物理性能的三個(gè)不利特征。 冷等離子轟擊而導(dǎo)致的顆粒分解，活化的新鮮表面的形成以及閉孔空心粉末的碎裂會(huì)增加多余的自由能。 DPM粉末中較高的位錯(cuò)密度提供了較高的傳質(zhì)擴(kuò)散速率。 首次證實(shí)了制備產(chǎn)生的三種物理性質(zhì)不利特征，在粉末燒結(jié)中發(fā)揮了重要作用。 以上結(jié)論來自于 Z. Liu, C. Yang, et al. Influence of discharge plasma modification on physical properties and resultant densification mechanism of spherical titanium powder[J]. Powder Technology 389 (2021) 138–144 |
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簡(jiǎn)單回復(fù)
2023-10-18 17:18
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mazyang5樓
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