含碳雾滴燃烧-碳氢协同还原制备纳米W-Cu复合粉末的反应机制研究
批准号:
52174344
项目类别:
面上项目
资助金额:
58.0 万元
负责人:
储爱民
依托单位:
学科分类:
粉末冶金与粉体工程
结题年份:
2025
批准年份:
2021
项目状态:
已结题
项目参与者:
唐思文、胡海蓉、赵玉萍、杨腾、肖明月、佘洁、牛建鹏
中文摘要
纳米W-Cu复合粉末可有效降低烧结温度并提高烧结致密度,是制造高性能W-Cu部件的主要原料。然而,制备纳米W-Cu复合粉末存在W晶粒长大和W-Cu颗粒团聚的问题。本项目基于W晶粒生长规律和W-Cu颗粒分散原理,提出含碳雾滴燃烧-碳氢协同还原制备纳米W-Cu复合粉末的新方法。首先,使含碳雾滴在运动中发生自蔓延燃烧反应,制备出含碳前驱物;然后,将前驱物进行碳氢协同还原反应,得到纳米W-Cu复合粉末。系统研究含碳雾滴的特性和运动燃烧行为对前驱物性能的影响规律;深入研究前驱物碳氢协同还原制备纳米W-Cu复合粉末的反应过程及其机理,揭示W晶粒细化规律和W-Cu颗粒均匀分散调控机制,解决W晶粒长大和W-Cu颗粒团聚的难题,构建含碳雾滴燃烧-碳氢协同还原制备纳米W-Cu复合粉末的基本理论。该研究为纳米W-Cu复合粉末的工业化制备奠定理论和技术基础,并将为制备其它高性能粉末冶金材料提供思路和借鉴。
英文摘要
Nano W-Cu composite powder can reduce sintering temperature effectively and increase sintering density, so that it is a main raw material for the manufacture of high-performance W-Cu parts. W grain growth and W-Cu particle agglomeration are the key problems in obstruction preparation of nano W-Cu composite powder. Based on growth regulation of W grains and dispersion principle of W-Cu particles, this project intends to explore a new approach for preparing nano W-Cu composite powder by combining carbon-containing droplet combustion and carbon-hydrogen co-reduction methods. First, an uniform precursor of carbon-containing was synthesized by self-propagating combustion reaction of carbon-containing droplets in moving, and then the nano W-Cu composite powder was obtained by means of carbon-hydrogen co-reduction of this precursor. The effect laws of the characteristics and combustion behavior in moving for carbon-containing droplets on the properties of precursor will studied systematically, and the reaction process and its mechanism for preparing nano W-Cu composite powder by means of carbon-hydrogen co-reduction of this precursor will be investigated in detail. Based above research results, the refinement rule of W grains and the regulation mechanism of uniform dispersion of W-Cu particles will be revealed, the problems of W grain growth and W-Cu particle agglomeration will be solved, and the basic theory of preparing nano W-Cu composite powder by carbon-containing droplet combustion and carbon-hydrogen co-reduction methods will be structured. This project not only is expected to provide the theoretical and technique foundations for industrialized preparation of nano W-Cu composite powder, but also will provide a reference for preparing other high-performance powder metallurgy materials.
项目针对传统湿化学-氢还原法制备纳米W-Cu复合粉末过程中,存在W晶粒长大和W-Cu颗粒团聚现象,难以制备高质量纳米W-Cu复合粉末的问题。创新性采用含碳雾滴燃烧-碳氢协同还原的方法,开展含碳雾滴的特性及其运动和燃烧规律、含碳雾滴燃烧合成前驱物以及前驱物碳氢协同还原制备纳米W-Cu复合粉末的反应过程及其机理的研究。.通过各原料和混合溶液的差热及相关分析,揭示了含碳雾滴燃烧各组元的相互作用机制;开展了含碳雾滴运动过程数值模拟,揭示了含碳雾滴在反应器中运动和燃烧传热传质规律;研究了原料配比、燃烧温度等工艺参数,实现了含碳雾滴燃烧合成前驱物粉末性能的控制,获得了含碳雾滴燃烧合成前驱物的反应机理,揭示了前驱物组分的形核机制;开展了前驱物碳氢协同还原的热力学分析,揭示了前驱物碳氢协同还原的反应机理;研究了配碳比及还原参数对产物的影响,探明了碳氢协同还原制备W-Cu粉末性能的影响规律,揭示了W晶粒细化规律和W-Cu颗粒均匀分散的调控机制,解决了W晶粒长大和W-Cu颗粒团聚的难题,构建了含碳雾滴燃烧-碳氢协同还原制备纳米W-Cu复合粉末的基本理论。该项技术具备规模化生产应用前景,为纳米W-Cu复合粉末的工业化制备奠定理论和技术基础,研究成果在纳米金属复合粉末制备领域具有重要科学意义。.具体成果如下:在国际和国内重要期刊发表了正式论文10篇;培养毕业了硕士研究生4名,10名本科生参与到项目研究工作,培养青年教师陈友明博士晋升副教授,项目负责人储爱民聘为校“湘江学者”高层次人才;授权国家发明专利1项和实用新型专利1项;项目执行期内,实现相关技术发明专利企业许可应用1项,专利相关成果(含碳雾滴燃烧制备纳米W-Cu复合粉末的一体化装置:ZL202222561280.6)获2024年湖南科技大学重点推介科技成果,在校科技成果展示厅展示,并入选湖南省高校科技创新成果目录。项目取得了预期的研究成果。
含碳雾滴燃烧合成 Cu(Ⅰ)负载多级孔碳空心球吸附材料的研究
-
批准号:2024JJ7177
-
项目类别:省市级项目
-
资助金额:0.0万元
-
批准年份:2024
-
负责人:储爱民
-
依托单位:
含碳雾滴燃烧-碳氢协同还原制备纳米W-Cu复合粉末的反应机制研究
-
批准号:--
-
项目类别:--
-
资助金额:58万元
-
批准年份:2021
-
负责人:储爱民
-
依托单位:
含碳雾滴燃烧—碳氢协同还原制备纳米W-Cu复合粉末的反应机制研究
-
批准号:52174344
-
项目类别:面上项目
-
资助金额:58.00万元
-
批准年份:2021
-
负责人:储爱民
-
依托单位:
含碳雾滴燃烧-碳氢协同还原制备纳米W-Cu 复合粉末的研究
-
批准号:2021JJ30250
-
项目类别:省市级项目
-
资助金额:0.0万元
-
批准年份:2021
-
负责人:储爱民
-
依托单位:
国内基金
海外基金