介质阻挡放电等离子体辅助球磨及其在材料制备中的应用<sup>*</sup>

doi:10.11900/0412.1961.2016.00360

金属学报

2016, Vol. 52

Issue (10): 1239-1248 DOI: 10.11900/0412.1961.2016.00360

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介质阻挡放电等离子体辅助球磨及其在材料制备中的应用^*

朱敏^1,²(

),鲁忠臣^2,³,胡仁宗^1,²,欧阳柳章^1,²

1 华南理工大学材料科学与工程学院, 广州 510640
2 华南理工大学广东省先进储能材料重点实验室, 广州 510640
3 华南理工大学机械与汽车工程学院, 广州 510640

DIELECTRIC BARRIER DISCHARGE PLASMA ASSISTED BALL MILLING TECHNOLOGY AND ITS APPLICATIONS IN MATERIALS FABRICATION

Min ZHU^1,²(

),Zhongchen LU^2,³,Renzong HU^1,²,Liuzhang OUYANG^1,²

1 School of Materials Science and Engineering, South China University of Technology, Guangzhou 510640, China
2 Key Laboratory of Advanced Energy Storage Materials of Guangdong Province, South China University of Technology, Guangzhou 510640, China
3 School of Mechanical and Automotive Engineering, South China University of Technology, Guangzhou 510640, China

引用本文:

朱敏, 鲁忠臣, 胡仁宗, 欧阳柳章. 介质阻挡放电等离子体辅助球磨及其在材料制备中的应用^*[J]. 金属学报, 2016, 52(10): 1239-1248.
Min ZHU, Zhongchen LU, Renzong HU, Liuzhang OUYANG. DIELECTRIC BARRIER DISCHARGE PLASMA ASSISTED BALL MILLING TECHNOLOGY AND ITS APPLICATIONS IN MATERIALS FABRICATION[J]. Acta Metall Sin, 2016, 52(10): 1239-1248.

全文: PDF(4738 KB) HTML

摘要:

简述了外场辅助球磨技术的发展及其在材料制备中的应用. 介绍了近年来发展的介质阻挡放电等离子体(DBDP)辅助球磨新技术的基本原理和方法, 阐述了DBDP辅助球磨利用等离子体的热效应、高能电子轰击效应和球磨机械力效应的协同作用, 增强粉体在球磨过程中的组织细化、活性激活、化学反应等效果和机理. 在此基础上, 简要介绍了该方法在硬质合金、锂离子电池负极材料、储氢材料等制备中的应用. 研究结果表明, 采用DBDP辅助球磨制备上述材料, 不仅极大提高了球磨方法制备材料的效率, 而且通过形成独特的结构显著提高了材料的性能; 此外, 还有可能建立新的材料生产制备工艺. 已取得的研究结果表明, DBDP辅助球磨技术在粉末材料细化、材料表面改性、机械合金化、复合材料制备和气固反应等方面具有巨大的潜力.

关键词 ：机械合金化, 等离子体, 外场辅助球磨, 硬质合金, 锂离子电池材料, 储氢材料

Abstract：

The development of external field assisted milling technologies and their application in materials fabrication have been briefly described. A recent developed milling method named as dielectric barrier discharge plasma assisted ball milling (DBDP-milling) was introduced. A combination of heating effect and high energy electron bombardment effect produced by plasma, as well as the milling mechanical effect was induced simultaneously in the DBDP-milling, which can effectively promote the powder refinement, activation and chemical reaction. On this basis, the DBDP-milling method was applied in the fabrication of cemented carbide, anode materials for lithium ion batteries, hydrogen storage materials, and so on. The studies have indicated that DBDP-milling could improve the efficiency of mill, produce unique structure and thus enhanced properties. In addition, DBDP-milling is also possible to establish a new material production process. Research results have demonstrated that the DBDP-milling method has a great potential in refinement, surface modification, mechanical alloying, composite fabrication and gas-solid reaction of powder materials for different applications.

Key words： mechanical alloying plasma external field assisted mill cemented carbide anode material for lithium ion battery hydrogen storage material

收稿日期: 2016-08-03

ZTFLH:

基金资助:* 国家自然科学基金项目51231003, 国家重点基础研究发展计划项目2010CB631300, 国家自然科学基金创新群体项目NSFC51621001, 广东省自然科学基金项目05200618和广东省实验室体系建设项目2012A061400002资助

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图1 放电辅助高能球磨示意图[11]

图2 介质阻挡放电等离子体(DBDP)辅助球磨室内放电球磨示意图

图3 普通球磨和DBDP辅助球磨Al粉末的SEM像[24]

图4 普通球磨和DBDP辅助球磨的TiO2粉末的SEM像[24]

图5 普通球磨和DBDP辅助球磨3 h后的W-C混合粉末的DSC曲线[25]

图6 DBDP辅助球磨3 h后粉末及块体表面形貌[32,35]

图7 DBD氧等离子辅助球磨Sn-C复合材料的微观结构和性能[39]

图8 DBDP辅助球磨制备MgInAlTi体系储氢合金原理示意图[48]

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