1、计真空容器是该制粉设备的核心，是原料受加热蒸发产生纳米粉体的地方，对生成室的设计包括材料的选择壁厚计算生成室结构确定以及其上观察窗的设计。生成室材料选择由于生成室内产生纳米粉体，而且纳米粉体的比表面积大，表面活性高，极易与其它气体发生反应，因此除充入惰性气体外，必须保证室内的真空度才能确保所制纳米粉体的纯度，这首先对生成室的材料提出了如下要求有足够的机械强度和刚度来保证壳体的承压能力。气密性好。要保持个完好的真空环境，器壁材料不应存在多孔结构裂纹或形成渗漏的其它缺陷。有较低的渗透速率和出气速率。在工作温度和烘烤温度下的饱和蒸气压要足够低对超高真空系统来说尤其重要。化学稳定性好。不易氧化和腐蚀，不与真空系统中的工作介质及工艺过程中的放气发生化学反应。热稳定性好。在系统的工作温度高温与低温范围内，保持良好的真空性能和机械性能。在工作真空度及工作温度下，真空容器内部器件应保持良好的工作性能，满足作业工艺的要求。有较。

2、选装置中。待整个金属块反应完成，打开收集仓和分选仓的阀门，金属纳米粉进入到收集仓，在充有氩气的收集仓内包装成袋状制品。金属纳米粉成核机理电弧法制备金属纳米粉的关键技术就是金属纳米粉的成核过程。采用直流电弧制备金属纳米粉时，在电极和母材之间具有高能量密度的电弧等离子体就是弧柱部分。利用等离子体的高温使金属母材熔化蒸发，当母材蒸气与周围的惰性气体相遇后，相互之间的碰撞使得这些蒸气原子迅速失去自身能量，这样形成陡降的温度场使蒸气原子局域过饱和，导致均匀成核。这些混合离子就会以种方式组合成各种相对稳定的结构，形成乳纳米颗粒或纳米线。通过改变反应室的气氛阳极以及阴极材料可以得到不同的纳米颗粒。采用电弧放电制备纳米微粒的时候，纳米粒子的形成必须经历金属原子蒸发气相粒子成核晶核长大凝聚等系列基本过程。其中金属原子蒸发是发生在熔融态的阳电极上，其他的过程均在有惰性气体的空间中完成。气相粒子成核关键在于是否能在均匀气相中自发成。

3、发展十分迅速。真空泵的类型不断增加，技术性能指标得到提高，如体积相对减小噪声降低，极限真空度提高，抽速范围变宽等。目前采用的真空泵可获得从范围的真空度。各种真空泵有不同的压力范围，常用几种泵的压力范围见图所示。几种常用泵的最大抽速范围见图示。图泵的压力范围图几种泵的抽速范围以最大抽速表示真空机组的选取真空设备专业厂为真空电炉等设备提供真空成套装置，它除了提供全套真空获得设备外，有的还附带测量和控制真空仪表等．可直接联于炉体上。国内的真空机组种类很多，均系系列，现将北京仪器厂和兰州真空设备厂生产的机组简图和技术指标简介如下。图和表是北京仪器厂真空机组和主要技术性能。系列真空机组图系列真空机组二表真空机组技术性能由于国内生产真空机组的厂家比较多，并且技术成熟，所以本设计装置选用表中的机组。在使用时，先抽空系统真空至极限压力，然后充入惰性气体，再抽至极限压力，如此循环两次以上，系统中含氧的真空度可小于。真空容器的设。

4、成本低制备效率高，以纳米粉为例，单班产量可达到.，纯度高达.。电弧法制备金属纳米粉体的原理电弧法制备金属纳米粉的原理是先将整个设备抽真空，充氩气，用电弧弧柱部分作为加热源，将金属物料溶化蒸发气化结晶成为纳米结构颗粒，然后再经冷却器冷凝收集。电弧加热金属物料和电弧焊有很多相似，图是电弧焊原理图，图是反应室内电弧燃烧的照片。图电弧是在惰性气体的氛围中生成，电弧的阳极为金属母材，蒸发阳极而电弧焊蒸发阴极。生产金属纳米粉的原料称为母材，作为阳极，金属钨杆作为阴极，阴极接通直流电源，阳极接通电源正极，同时电源正极接地把导线接设备外壳，通过升降电机把阴极钨杆调整到合适位置，离金属母材约为时，接通电源，电源开启，移动电极接触金属母材，迅速拉开，电弧产生，弧柱稳定后，金属母材在电弧高温的作用下，开始熔化并蒸图电弧焊原理图图反应室内电弧燃烧照片发，形成金属烟气。风机启动带动金属烟气进入管道，经冷却器冷却，成为金属纳米粉，落入分。

5、择。真空容器真空容器的作用主要是提供个场所。原料的溶化蒸发都在真空容器中进行，这就要求真空容器需要承受定的外压，并且具有定的难热性，这就要求我们要合理选择制备容器的金属材料。另外，真空容器的设计还要考虑到保温性密封性观察窗及室门的设计。加热装置主要通过电阻加热给原料的溶化蒸发提供热量。它的设计主要包括电阻的选择，结构的设计以及可调性的设计。粉体收集装置收集装置的作用是保障粉体的快速冷却，有效抑制纳米颗粒的生长。它的设计主要体现在冷却系统，但也要考虑到粉体的便于采集性。第.节真空系统的设计由于纳米粉体具有极高的表面活性，在空气中极易被氧化，因此整个纳米的制备都必须在高真空含氧的真空度环境下进行。同时，在高真空条件下，金属的熔点降低，也有利于将其溶化蒸发。真空炉的真空系统通常由获得真空的容器真空炉和真空获得设备真空机组控制真空和测量真空的组件设备组成。真空获得设备真空机组及其选用真空泵随着真空技术的发展，真空泵技。

6、好机械加工性能及焊接性能。真空系统材料的选择标准可以从相关书籍中获得，当然除了生成室壳体外，真空系统的材料选择还包括观察窗玻璃绝缘套及弹性密封垫片等。表中包括了些真空材料的使用真空度，可供选择。钢材是真空系统的常用材料，又分为低碳钢及不锈钢。常用的低碳钢有号钢。这些材料都有良好的机械性能，焊接性能，但是表面常常形成腐蚀层，吸气较多。只能做中低真空室的壳体。管道及法兰，对于本真空设备，显然不合适。而与之对应的不锈钢则优点更突出。不锈钢是种奥氏体合金结构，具有优良的可悍性表常用材料的真空度钎焊性，化学性能稳定，无磁抗晶间腐蚀，优良的低温性能及出气量小的特点，直都是真空系统的首选材料。特别是用来制作超高真空系统的壳体管道法兰及螺钉螺母等。用其做的真空室，真空度可达的极高真空，工作温度可达，同时可以用各种电焊方法进行焊接，其中以氩弧焊效果最好，切削性好，冷电弧法制备金属纳米粉研究设计摘要电弧,法制,金属,纳米,研究,。

7、核，因为粒子均处于空间中，没有可以提供结晶中心的杂质粒子存在。在气相成核情况下，有两种成核方式，直接从气态中析出固相核或者首先生成液滴核，再从液滴核中析出固核相。这两种成核方式区别在于第二种情况有更多的时间达到能量最低的状态，从而减少表面能。经过粒子成核过程所获得的固态核尺寸仅为团簇或者几个纳米大小，在空间中，固态核密度非常高，通过无规则运动相互碰撞，凝聚生长形成大颗粒粒子。粒子之间的碰撞速度对最终形成的纳米微粒尺寸有很大的影响。碰撞次数越多，纳米粒子尺寸就越大。在其它条件不变的情况下，气体气压越大，纳米粉体的粒径越大。这是因为气体气压越大，单位空间内的分子数越多，初生粒子受到的碰撞也就越多，在生长区停留时间长，导致获得的纳米粒子粒径变大。颗粒直径与原子质量蒸气浓度颗粒形成数目以及颗粒密度都有关系。为了控制颗粒尺寸，必须控制蒸气浓度和颗粒形成的数目。蒸气浓度和颗粒形成数目除与原材料有关外，还与气体分压电弧的电。

8、粒径降到时，表面原子数比例达到约以上，原子几乎全部集中到纳米粒子的表面。由于纳米粒子表面原子数增多，表面原子配位数不足和高的表面能，使这些原子易与其它原子相结合而稳定下来，故具有很高的化学活性。体积效应是指由于纳米粒子体积极小，所包含的原子数很少，相应的质量极小，随着纳米粒子的直径减小，能级间隔增大，电子移动困难，电阻率增大，从而使能隙变宽，金属导体将变为绝缘体。当纳米粒子的尺寸下降到值时，金属粒子费米能级附近电子能级由准连续变为离散能级的现象，以及纳米半导体微粒存在不连续的最高被占据的分子轨道能级和最低未被占据的分子轨道能级，这些能隙变宽的现象均称为纳米材料的量子尺寸效应。表面效应体积效应量子尺寸效应使得纳米材料表现出很多异常的特性，如高的光学非线性，特异的催化和光催化性质，金属熔点降低，增强微波吸收，强度韧性和超塑性大为提高。纳米材料从根本上改变了材料的结构，可望得到诸如高强度金属和合金塑性陶瓷金属化合物。

9、和电压大小电极与母材的距离相关，可以通过这些参数的控制来调节颗粒大小。由于电弧法制备的纳米颗粒形成速度比真空蒸发法大几倍到几十倍，更适合工业化生产。气体的大量蒸发是电弧法合成速度快的原因，但是大量颗粒的形成也会促使颗粒长大，用电弧法合成的颗粒粒径大多集中在，但也有少量分布在。第三章真空系统的设计第.节实验装置的整体结构设计本文在蒸发冷凝法中的几种加热方法中选择了电弧法制备，这种方法比较简单。根据蒸发冷凝法制备纳米粉体的基本原理，本章研制了套真空炉的实验装置，用于制备纳米粉体的制备，实验装置的示意图如图所示。整个实验装置是由真空系统真空容器加热装置粉体的收集装置等几个部分组成。各个部分的作用如下真空系统真空系统给真空容器提供了个真空度，这样就有效的防止原料的氧化，而且可以在很大程度上降低了原料的熔点，使其在低于常压下熔点的时候就能够溶化蒸发，这降低了加热难度，也降低了对容器难热性的要求。它的设计主要是真空泵的选。

10、系统易于加工实现，能够满足制备纳米微粒的实验需求。关键词纳米粉体电弧加热制备冷阱第章绪论第.节引言“振兴东北老工业基地高技术产业化项目金属纳米粉制取设备技术与产业化”，是国务院为建设全面小康社会的重大举措，本项目的研究具有重要的应用前景。科学技术已发展进入知识爆炸时代，材料科学仍是科技三大支柱之。在材料科学领域中纳米技术正愈来愈受到广泛关注，它将能引发下场新的技术革命和产业革命，成为本世纪科学技术发展的前沿。将材料尺寸减少到纳米数量级时，材料颗粒表面特征突出，且颗粒中原子排列及电子云分布发生变化，导致些特别性能出现，这就是纳米材料。纳米材料具有常规材料不具有的特殊性质，这些特殊的性质使纳米材料在许多领域有着广泛的应用。纳米材料主要从表面效应体积效应量子尺寸效应进行分析。纳米材料的表面效应主要是指纳米粒子的表面原子数与总原子数之比随粒径的变小而急剧增大后所引起的性质上的变化，粒径在以下，将迅速增加表面原子的比例。

11、以及性能特异的原子规模复合材料等新代材料，为克服材料科学研究领域中长期未能解决的问题开拓了新的途径。纳米科学技术是用单个原子分子制造物质的科学技术。纳米科学技术是以许多现代先进科学技术为基础的科学技术，它是现代科学混沌物理量子力学介观物理分子生物学和现代技术计算机技术微电子和扫描隧道显微镜技术核分析技术结合的产物，纳米科学技术又将引发系列新的科学技术，例如纳电子学纳米材料科学纳机械学等。纳米科学技术被认为是世纪之交出现的项高科技。在充满生机的世纪，信息生物技术能源环境先进制造技术和国防的高速发展必然对材料提出新的需求，元件的小型化智能化高集成高密度存储和超快传输等对材料的尺寸要求越来越小航空航天新型军事装备及先进制造技术等对材料性能要求越来越高。新材料的创新，以及在此基础上诱发的新技术新产品的创新是未来年对社会发展经济振兴国力增强最有影响力的战略研究领域，纳米材料将是起重要作用的关键材料之。纳米材料和纳米结构。

12、研,设计,毕业设计,全套,图纸摘要纳米科技是二十世纪八十年代发展起来的门新兴交叉前沿学科。在二十世纪纳米科技是三大重要技术之，属于前沿性课题之。其中纳米粉体的制备是纳米科技的重要研究内容之。蒸发冷凝法制备纳米粉体是种较早的物理方法，本文用电弧法制备，也是属于蒸发冷凝法的种。本文首先介绍了纳米科技的基本知识及其发展状况和应用前景。然后设计了套电弧加热法制备纳米粉体的实验装置。该装置的工作原理是在定压力的惰性气氛或反应气氛中，将金属等材料作为电弧的电极，使其在高温电弧等离子的作用下被溶化蒸发。蒸汽遇到周围的气体就会被冷却或发生反应形成超微粉。该系统共有加热系统真空系统生成室收集室等几部分组成。首先针对纳米颗粒的生产条件设计了生成室和真空系统。然后用电弧加热制备生成纳米蒸汽。冷阱采用了不断输入液氮实现了急速冷却，使蒸汽快速成核以保证纳米尺度。最后通过采用手套箱结构的收集装置实现真空室中粉体的包装从而避免了氧化。整个。

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