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管内约束电热爆喷涂及材料合成试验研究

张有国

  目前电爆方法在材料合成和表面喷涂方面已得到了应用,尤其用于表面喷涂具有独特的优点。电爆喷涂过程对基体材料的热影响很小,可获得与基体结合好且致密的涂层,特别适于高熔点材料的喷涂。电爆炸喷涂一般采用金属导体的自由爆炸,爆炸产物自爆炸中心向四周膨胀过程中对基体表面进行喷涂,在自由爆炸喷涂基础上发展起来的定向喷涂技术,具有定向效果好,材料利用率高等特点。如果对金属导体的电爆炸过程进行约束,将导体材料放置在绝缘细管内进行电爆炸,电爆产物在细管的约束下可形成定向性更好的喷射。为了研究管内约束下电热爆炸喷涂和材料合成方法,选用聚乙烯绝缘材料制成约束管,约束管为一端开口,另一端封闭,内径为7mm,长度为80mm。绝缘约束管管内壁镶有电极,两端电极间保持一定的间距,导体材料被放置于管内两电极之间。进行电爆试验时,外部高压脉冲形成网络在约束管内两电极之间建立起高压电场,脉冲大电流通过管两端电极作用于导体材料,使其发生电爆炸,电爆炸受到聚乙烯管的约束,在开口端形成稳定喷射,以极高的速度与基体发生碰撞可形成涂层。 试验选用直径为0.2mm的钼丝作为电爆炸导体材料,在一定实验参数条件下对低碳钢表面进行一系列喷涂试验,分析了涂层的形成机制。结果表明:钼丝在爆炸管内的爆炸产物喷射到基体上会形成一个喷涂圆面,由中心涂层区和外围黏结层组成。中心涂层区在一定喷涂距离时,所得涂层致密、厚度均匀,涂层与基体界面附近存在元素扩散现象,形成了冶金结合;外围黏结层随喷涂距离的增大而消失。大面积喷涂层可由单个喷涂圆面的合理搭接来形成,通过多次喷涂可增加涂层的厚度。目前合成纳米金刚石的主要方法有片状触媒合成法、粉末合成法、炸药爆炸合成法、等离子体法、电热化学合成方法等。为了研究电能作用于碳素材料时所得产物的物性相态变化,利用约束管电爆炸装置,在能量密度为7.77J/mg条件下进行了高纯度石墨粉的电爆炸实验,对电爆炸产物进行了Raman光谱实验分析,发现在光谱的1332cm-1和1325cm-1处出现了明显的特征峰,初步认为这是石墨粉末在大的能量密度作用下发生电爆炸产生了金刚石相和类金刚石相。电爆炸石墨法制备的金刚石产率及品质仍在进一步研究当中。……   
[关键词]:电爆炸;管内约束;喷涂距离;涂层;材料合成
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:兰州理工大学2011年