模板直流电弧等离子体法制备Fe-Co合金纳米粒子研究.doc

创新性实验报告研究题目: 直流电弧等离子体法制备 Fe-Co 合金纳米粒子研究专业班级: 姓名(学号): 完成时间: 指导教师: 孙维民成绩: 研究题目:直流电弧等离子体法制备 Fe-Co 合金纳米粒子研究 XX 学院 XX 专业(学号) 姓名[ 研究内容]: Fe-Co 合金纳米粒子的制备方法[ 仪器设备] :直流电弧等离子体发制备纳米粒子实验装置[ 相关知识]: 制备纳米粒子的物理方法(1)机械粉碎法机械粉碎就是在粉碎力的作用下,固体料块或粒子发生变形进而破裂,产生更微细的颗粒。物料的基本粉碎方式是压碎、剪碎、冲击粉碎和磨碎。一般的粉碎作用力都是这几种力的组合,如球磨机和振动磨是磨碎与冲击粉碎的组合;气流磨是冲击、磨碎与剪碎的组合,等等。理论上,固体粉碎的最小粒径可达 - μm。然而, 用目前的机械粉碎设备与工艺很难达到这一理想值。粉碎极限取决于物料种类、机械应力施加方式、粉碎方法、粉碎工艺条件、粉碎环境等因素。比较典型的纳米粉碎技术有: 球磨、振动磨、搅拌磨、气流磨和胶体磨等。其中,气流磨是利用高速气流(300-500 m/s) 或热蒸气(300-450 ℃)的能量使粒子相互产生冲击、碰撞、摩擦而被较快粉碎。气流磨技术发展较快, 20世纪 80年代德国 Alpine 公司开发的流化床逆向气流磨可粉碎较高硬度的物料粒子, 产品粒度达到了 1-5 μm。降低入磨物粒度后,可得到平均粒度 1μm的产品,也就是说,产品的粒径下限可达到 以下。除了产品粒度微细以外,气流粉碎的产品还具有粒度分布窄、粒子表面光滑、形状规则、纯度高、活性大、分散性好等优点。因此,气流磨引起了人们的普遍重视,其在陶瓷、磁性材料、医药、化工颜料等领域有广阔的应用前景。(2) 蒸发凝聚法大约在 40年代初,上田良二教授采用真空蒸发法制备了 Zn超微粒子。因此他成为了最早研究蒸发法制备金属超微粒子的人[22]。随后许多研究者开始对气体蒸发法制备超微粒子技术进行研究,并在此基础上进行了改进,开辟了多种技术手段制备各种超微粒子[23-26] 。蒸发法制备超微粒子基本上可以分为一下几种方法:金属眼粒子结晶法、真空蒸发法、气体蒸发法几类。而按原料加热蒸发技术手段不同,又可将蒸发法分为电极蒸发、高频感应蒸发、电子束蒸发、等离子体蒸发、激光束蒸发等几类。气体中蒸发是在几百 Pa至几万个 Pa的压力下,将金属或合金加热,蒸发的原子在与气体分子的不断碰撞中冷却,产生超微粒子。直流电弧等离子体由于方法简单,热效率高,已广泛用于加热热源。(3) 离子溅射法用两块金属板分别作为阴极和阳极,阴极为蒸发用材料,在两电极间充入 Ar(40-250Pa) ,两极间施加的电压范围为 - kV 。由于两极间的辉光放电使Ar粒子形成,在电场作用下 Ar子冲击阳极靶材表面,使靶材原子从其表面蒸发出来形成超微粒子,并在附着面上沉积下来。离子的大小及尺寸分布主要取决于两极间的电压、电流、气体压力。靶材的表面积愈大,原子的蒸发速度愈高, 超微粒的获得量愈大。溅射法制备纳米微粒材料的优点是:(1) 可以制备多种纳米金属,包括高熔点和低熔点金属。常规的热蒸发法只能适用于低熔点金属;(2) 能制备出多组元的化合物纳米微粒,如AlS 2,Tl48 ,Cu91 ,Mn9 ,ZrO 2等;通过加大被