论文题目: 液体金属与合金的固体雾化原理及工艺的研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 材料加工工程
作者: 陈刚
导师: 陈振华
关键词: 固体雾化,雾化介质,金属粉末,平均粒度,固气两相流
文献来源: 湖南大学
发表年度: 2005
论文摘要: 借助于高速气流直接破碎金属或合金液流而制得粉末的金属熔体的二流雾化法是粉末冶金最重要的制粉方法之一。二流雾化法起源于至今的80多年来,众多学者在二流雾化法上进行了大量的研究工作,发展了多种二流雾化法工艺,但在改变雾化介质结构方面的研究工作极少有报道。本文介绍了自行发明的一种新的雾化方法。该方法是采用含有固体介质的高速气流即固气两相流对液体金属或合金进行雾化而制备粉末的一种方法(简称为固体雾化法),并结合国家自然科学基金项目和博士点基金项目的研究内容,系统研究固体雾化工艺机理和规律: 1、对比研究了同等条件下普通气体雾化与固体雾化制各粉末的特征,系统研究了固体雾化过程中主要工艺参数对固体雾化粉末特征的影响规律。结果表明,在相同的雾化气体压力和流量条件下,固体雾化制得粉末平均粒度约为普通气体雾化所得粉末的二分之一,而且粒度分布更集中,固体雾化能量利用率比普通气体雾化高;固体雾化粉末的冷却速度比普通气体雾化高一个数量级,粉末微观组织更细小;随雾化气体压力和流量的提高以及金属液流量的降低,与气体雾化类似,固体雾化所制备的粉末平均粒度减小,但固体雾化粉末粒度的减小幅度大于普通气体雾化粉末;随固体介质颗粒质量流率增大时,所得粉末的平均粒度先减小后增大,即存在一个最佳的固体介质颗粒流率雾化效果最好。 2、在普通二流雾化破碎过程机理研究的基础上,借助于高速摄影照片,研究了高速固体颗粒与金属液流的相互作用过程。结果显示出与气体雾化中自由撞击个体气体分子无法穿透金属液表面不同,固体雾化中自由撞击单元中的固体颗粒可以直接破坏金属液面,侵彻金属液在液膜上穿孔击出小液滴,在气动力使金属液体失稳成液滴或液膜的联合作用下,产生了固体雾化的良好雾化效果。固体雾化的机理是气体的扰动和固体颗粒的碰撞联合作用使金属液体充分雾化。 3、采用了液体雾化破碎准则韦伯数以衡量雾化介质的破碎能力,得出固体雾化介质的韦伯数为气体韦伯数和颗粒流韦伯数之和,建立了固体雾化破碎的临界方程,并以此讨论了固体雾化的主要工艺规律。 4、研制了固体雾化专用的可调节流态化床输送装置和负压吸动式连续气力输送装置,实现了均匀、连续、可控的固气两相流的发生。采用该装置获得的固体两相流中的气流和颗粒流速度随输送气体压力的增加而提高,随颗粒粒度和密度增加而减小。
论文目录:
摘要
Abstract
第1章 绪论
引言
1.1 二流雾化的基本原理、方式及理论模型
1.1.1 二流雾化原理
1.1.2 二流雾化主要方式
1.1.3 影响二流雾化粉末性能的因素
1.1.4 二流雾化的若干理论模型
1.2 二流雾化工艺的发展
1.2.1 紧耦合气体雾化法
1.2.2 高压气体雾化法
1.2.3 气体上喷法
1.2.4 水平气体雾化法
1.2.5 超声雾化法
1.2.6 层流雾化法
1.2.7 真空雾化
1.2.8 多流雾化
1.2.9 多级雾化法
1.2.10 热气流雾化法
1.3 论文工作的提出及主要研究内容
1.3.1 固体雾化工艺的提出
1.3.2 论文工作的创新点及主要研究内容
第2章 固体雾化装置及雾化介质流动规律
引言
2.1 实验装置及实验过程
2.1.1 实验装置
2.1.2 实验过程及分析检测
2.2 固体雾化介质的两相流动规律
2.2.1 两相流中的气流及颗粒流
2.2.2 稀相与均匀流近似及运动方程
2.2.3 喷枪出口处两相流的气流速度与颗粒速度
本章小结
第3章 固体雾化工艺规律的研究
引言
3.1 固体雾化与普通气体雾化粉末粒度的比较
3.2 雾化气体压力和流量对粉末特性的影响
3.2.1 气体压力对粉末特性的影响
3.2.2 雾化气体流量与粉末特性的关系
3.3 金属液体流量与粉末特性的关系
3.4 固相介质流量与粉末特性的关系
3.5 不同固体雾化介质与粉末性能的关系
3.6 固体雾化粉末颗粒形貌特征
本章小结
第4章 固体雾化破碎机理的研究
引言
4.1 气体雾化机理及基本过程
4.2 固体雾化机理及基本过程
4.2.1 固体雾化介质对液滴的作用
4.2.2 固体雾化介质对液膜的作用
4.3 气体雾化及固体雾化机理的对比分析
4.4 固体雾化理论
4.4.1 液体的稳定性准则
4.4.2 固体雾化的稳定性准则
4.4.3 固体雾化工艺规律的讨论
4.4.4 固体雾化传热分析
本章小结
第5章 固体雾化制备金属或合金粉末
引言
5.1 固体盐雾化实验
5.1.1 金属微细粉末的制备
5.1.2 常规合金粉末的制备
5.2 固体同种粉末雾化
5.2.1 6-6-3青铜粉末的制备
5.2.2 高硅铝合金粉末
5.2.3 Al-20mass％Cr粉末的制备
5.3 固体铁粉雾化
本章小结
结论
参考文献
致谢
附件A：查新结论
附件B：攻读博士期间主要研究成果
1、已发表和接收的与本研究有关的学术论文
2、与本研究有关专利
3、与本研究有关的奖励
发布时间: 2005-09-27
参考文献
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