曲選輝，盛艷偉，郭志猛，郝俊杰，何新波

(北京科技大學(xué)新材料技術(shù)研究院新金屬材料國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京100083)

等離子合成與霧化制粉技術(shù)及其應(yīng)用

曲選輝，盛艷偉，郭志猛，郝俊杰，何新波

(北京科技大學(xué)新材料技術(shù)研究院新金屬材料國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京100083)

等離子體做為一種極端參數(shù)技術(shù)在粉體材料的球化處理與合成制備方面的研究和應(yīng)用日益引起人們的關(guān)注。本文概述了等離子技術(shù)的主要特點(diǎn)及應(yīng)用領(lǐng)域，綜述了國(guó)內(nèi)外有關(guān)射頻等離子體對(duì)不同金屬粉末、陶瓷粉末的球化處理及納米粉末的合成方面的研究成果;介紹了北京科技大學(xué)在射頻等離子體粉體處理系統(tǒng)開發(fā)、制備球形鎢粉和鈦粉方面的研究成果，在此基礎(chǔ)上對(duì)等離子體粉體球化處理技術(shù)的應(yīng)用前景進(jìn)行了展望。

等離子體;球化;球形粉末;合成

1 前言

科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展日益趨于極端參數(shù)技術(shù)的應(yīng)用，這些極端參數(shù)技術(shù)的出現(xiàn)和應(yīng)用又推動(dòng)了科學(xué)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展和完善，促進(jìn)了傳統(tǒng)學(xué)科間的相互交叉和滲透。等離子體技術(shù)就是一種超高溫技術(shù)，也是近年來(lái)應(yīng)用日趨廣泛的一種高新技術(shù)，目前已成為許多國(guó)家的研究熱點(diǎn)。

等離子體(Plasma)是氣體物質(zhì)存在的一種狀態(tài)。在這種狀態(tài)下，氣體由離子、電子和中性原子組成，在宏觀上呈電中性。由于等離子體性質(zhì)完全不同于一般物質(zhì)的氣體、液體或固體狀態(tài)，被稱為是物質(zhì)的第四態(tài)。由于等離子體具有高溫、高焓、高的化學(xué)反應(yīng)活性、反應(yīng)氣氛及反應(yīng)溫度可控等特點(diǎn)，在粉體材料的合成制備和球化處理方面也引起人們的關(guān)注。此外，還可應(yīng)用于粉體材料的燒結(jié)以及沉積各種薄膜材料等。等離子體技術(shù)在材料中的應(yīng)用，是等離子體技術(shù)應(yīng)用最多、范圍最廣的領(lǐng)域。在材料制備領(lǐng)域中，等離子體發(fā)生器的功率一般為10～200 kW，而這個(gè)功率范圍的等離子體發(fā)生器的研究已經(jīng)相當(dāng)成熟，非常有利于等離子體技術(shù)在粉體材料合成、制備及加工中的應(yīng)用。

在粉體材料的合成與制備過(guò)程中，依據(jù)等離子體在工作過(guò)程中所起的作用，可以分為兩種工作方式:①等離子體僅僅作為一個(gè)高溫?zé)嵩础Ｔ谶@種用途中原料主要存在物理上的變化，如熔化、蒸發(fā)和凝聚等。這時(shí)等離子體主要用于粉體球化和制備超細(xì)粉末;②等離子體不僅作為一個(gè)高溫?zé)嵩矗瑫r(shí)還作為反應(yīng)源。這時(shí)，等離子體主要用于化學(xué)合成，如合成各種化合物超細(xì)粉末。在這個(gè)過(guò)程中同時(shí)伴有物理和化學(xué)變化。

在第1種工作方式中，把固體顆粒注人惰性氣體等離子體中，使之在等離子體高溫作用下完全蒸發(fā)，以蒸汽形式存在，然后利用氣淬冷卻技術(shù)進(jìn)行快速冷卻，使飽和蒸汽快速冷凝、成核、生長(zhǎng)而形成超細(xì)粉末。也可以把不同材料的顆粒同時(shí)注人等離子體中，經(jīng)過(guò)蒸發(fā)、凝聚制備混合物超細(xì)粉末，如合金粉末等。該方法的技術(shù)關(guān)鍵，在于能否使注人等離子體的固體顆?；蚬腆w金屬完全蒸發(fā)，也即與等離子體的溫度、加料速率、固體顆粒的沸點(diǎn)、顆粒的粒徑及顆粒在反應(yīng)器中的停留時(shí)間等因素有關(guān)。此外，還可將形狀不規(guī)則的顆粒由載氣通過(guò)加料槍噴入等離子體弧中，在輻射、對(duì)流、傳導(dǎo)傳熱機(jī)制作用下，使粉末被迅速加熱而熔化。熔融的顆粒在表面張力的作用下形成球形度很高的液滴，并在極高的溫度梯度下迅速凝固，形成球形的粉體顆粒。

在第2種工作方式中，是在等離子體蒸發(fā)法得到的高溫蒸汽中，引入反應(yīng)性氣體進(jìn)行化學(xué)氣相合成超細(xì)粉末。反應(yīng)性氣體通常有兩種方式引人等離子體反應(yīng)器中，一是將反應(yīng)性氣體作為等離子體工作氣體;二是直接將反應(yīng)性氣體噴入到反應(yīng)器中。反應(yīng)性氣體和高溫蒸汽反應(yīng)后經(jīng)過(guò)淬冷，得到化合物超細(xì)粉末。

目前獲得廣泛應(yīng)用的等離子發(fā)生器為:直流、射頻和微波等離子體。其中，尤以射頻等離子體具有的功率大、無(wú)電極污染等特點(diǎn)，在粉體合成與球化處理中尤為引人關(guān)注。下面針對(duì)射頻等離子體在粉末球化和合成兩方面的研究現(xiàn)狀進(jìn)行了綜述。

2 射頻等離子體對(duì)粉末的球化處理

球形粉末在某些特殊領(lǐng)域越來(lái)越得到重視。在熱噴涂、注射成型及凝膠注模成形領(lǐng)域，球形粉末的特殊性能是普通粉末無(wú)法替代的。金屬及陶瓷球形粉末因其良好的流動(dòng)性和高的松裝密度，在工業(yè)生產(chǎn)中已得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。

自從Reed在1961年首次報(bào)道高頻(RF)感應(yīng)耦合熱等離子體發(fā)生器在大氣壓、流動(dòng)氣體條件下成功運(yùn)行以來(lái)，這種等離子體發(fā)生器已在多方面得到廣泛應(yīng)用，并已有大量研究結(jié)果的報(bào)道。射頻等離子體是利用射頻電磁場(chǎng)的感應(yīng)作用對(duì)各種氣體進(jìn)行感應(yīng)加熱產(chǎn)生等離子體。其特點(diǎn)為無(wú)極放電，無(wú)電極損耗，污染小、等離子炬壽命長(zhǎng)、反應(yīng)氣氛可控、弧區(qū)大、功率范圍0.5 kW～1 MW，是制備組分均勻、球形度高、缺陷少、流動(dòng)性好的球形粉末及超細(xì)粉末的良好途徑。

2.1 等離子體球化金屬粉末

目前，國(guó)外的等離子體粉體處理技術(shù)已具備一定的生產(chǎn)能力。加拿大的泰克納(TEKNA)公司開發(fā)的射頻等離子體粉體處理系統(tǒng)，在世界感應(yīng)等離子體技術(shù)方面處于領(lǐng)先地位。TEKNA公司應(yīng)用射頻等離子體技術(shù)已實(shí)現(xiàn) W，Mo，Re，Ta，Ni，Cu等金屬粉末和 SiO2，ZrO2，YSZ，Al2O3等氧化物陶瓷粉末的球化處理。Hedger和Hall［1］利用感應(yīng)耦合等離子體炬成功地對(duì) Cr，Ta，Mo，W，MgO，Al2O3等粉末進(jìn)行了球化。該方法要求冷卻室空間較大，冷卻室內(nèi)通以高純Ar氣，成本很高;且一次處理后粉末的球化率最高只能達(dá)到85% 。制備完全球化的粉末時(shí)，需要對(duì)粉末進(jìn)行多次的分選和再次球化處理，降低了生產(chǎn)效率，生產(chǎn)成本很高。

國(guó)內(nèi)在20世紀(jì)80年代曾利用等離子體對(duì)鎢粉進(jìn)行球化研究，但鑒于生產(chǎn)效率低、成本高等原因，一直未能實(shí)現(xiàn)規(guī)模生產(chǎn)。蔣顯亮等人［2］采用感應(yīng)等離子體法對(duì)W粉和Mo粉的球化處理進(jìn)行了研究。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在相同加料速率的情況下，低熔點(diǎn)的Mo粉較W粉球化的粉末更少。發(fā)現(xiàn)有少量W粉蒸發(fā)后在球形W粉表面凝結(jié)，并存在W粉的氧化現(xiàn)象，XRD顯示含有WO2.9相，需對(duì)球形W粉進(jìn)一步進(jìn)行還原處理，增加了生產(chǎn)成本。侯玉柏［3］等采用高頻感應(yīng)等離子體炬制備球形W粉，將熔融的W粉導(dǎo)入水中冷卻，球形W粉表面有輕微氧化現(xiàn)象，有WO1.09生成。在H2氣氛中950℃，1 h進(jìn)行還原處理，可得到球形W粉。W粉在等離子球化過(guò)程中的氧化是一個(gè)受到普遍關(guān)心的問題。上述球形W粉的制備方法都存在W粉在球化處理過(guò)程中的氧化問題，為制備純凈球形W粉都需對(duì)球化處理后的粉末進(jìn)行氫氣還原，生產(chǎn)效率低、成本高，尚未達(dá)到工業(yè)化生產(chǎn)要求。西南核物理研究院的古忠濤［4］等以Ar氣為等離子體工作氣，采用射頻等離子體球化技術(shù)制備出費(fèi)氏粒度15.1～25 μm的球形W粉，球化后的W粉球形度良好，松裝密度達(dá)到13.55 g/cm3，但離工業(yè)化生產(chǎn)還有一定距離。

在國(guó)家863計(jì)劃支持下，北京科技大學(xué)研制了國(guó)內(nèi)首臺(tái)水冷石英等離子體炬射頻等離子體粉體處理系統(tǒng)，原理示意圖及設(shè)備照片如圖1和圖2所示。該系統(tǒng)采用水冷石英等離子體炬，大大降低了惰性冷卻氣體的用量，可避免金屬W粉在球化處理過(guò)程的氧化問題，因此，具有明顯的經(jīng)濟(jì)意義。通過(guò)射頻等離子體球化處理工藝，以不規(guī)則形狀W粉為原料，直接制備出球形W粉，并研究了粉末粒度和加料速率對(duì)粉末球化率的影響。圖3為粒度在5.5～26.5 μm范圍的不規(guī)則形狀W粉經(jīng)等離子球化處理后得到表面光滑球形度好的粉末，其球化率可達(dá)到100%，并且球化后仍為單相W粉。粒度為26.5 μm的W粉球化后的松裝密度由球化前的6.80 g/cm3提高到 11.5 g/cm3，粉末流動(dòng)性由 14.12 s/50 g提高為6.95 s/50 g。研究表明，射頻等離子體處理可制備微米級(jí)球形W粉，粉末為單相W粉，不存在粉末氧化問題。生產(chǎn)效率高、成本低、適用于工業(yè)化生產(chǎn)的要求。

射頻等離子體粉體球化處理過(guò)程中，工藝參數(shù)尤其是加料速率對(duì)W粉的球化有重要影響。圖4為加料速率和粉末粒度對(duì)粉末球化率的影響。研究表明，當(dāng)加料速率加快時(shí)，單位時(shí)間通過(guò)等離子區(qū)的粉末增多，過(guò)量粉末球化所需要的熱量增加。然而，系統(tǒng)在固定的工藝條件下提供的熱量為定值，不能滿足過(guò)量W粉的吸熱、熔融和球化的需要，致使處理后的粉末球化率降低。此外，加料速率的增加還會(huì)導(dǎo)致部分粉末在等離子體中的運(yùn)行軌跡偏離等離子體高溫區(qū)，使粉末吸熱不充分，最終導(dǎo)致粉末球化率的降低。在系統(tǒng)一定的工藝條件下，合理的加料速率是保證粉末球化率的重要因素。另一方面，當(dāng)加料速率一定時(shí)，球化率隨粉末的粒度增大而降低。粉末的粒度越小，其比表面積越大，在穿越等離子體時(shí)吸收的能量越多，更利于粉末的球化。一般來(lái)說(shuō)，隨著粉末粒度的減小，其熔點(diǎn)也降低，吸收同樣的能量更容易球化。因此，相同的工藝參數(shù)下，較小粒度的粉末球化率更高。

北京科技大學(xué)將氫化-脫氫(HDH)技術(shù)與射頻等離子體球化技術(shù)相結(jié)合，以氫化鈦(TiH2)粉末為原料，將射頻(RF)等離子體球化處理與“氫爆”技術(shù)相結(jié)合，制備出微細(xì)球形鈦粉。TiH2在無(wú)氧、氮?dú)獯嬖诘臈l件下，在620～720℃發(fā)生如下分解反應(yīng):

在射頻等離子體處理過(guò)程中，大顆粒TiH2粉末通過(guò)氣體輸送進(jìn)入等離子體內(nèi)，迅速吸收超高溫等離子體中的熱量，發(fā)生分解和脫氫反應(yīng)。由于脫氫作用釋放出大量氫氣，結(jié)構(gòu)疏松和脆性大的TiH2粉末不能承受瞬間釋放大量氫氣產(chǎn)生的應(yīng)力而發(fā)生“氫爆”，破碎生成微細(xì)顆粒狀粉末。與此同時(shí)，生成的微細(xì)粉末在穿過(guò)等離子區(qū)域時(shí)，經(jīng)吸熱、熔融、球化并在表面張力作用下縮聚成球狀，并驟冷固化成球形粉末。圖5為射頻等離子處理前后TiH2粉末的SEM照片。從圖可以看出，等離子體處理后，不規(guī)則形狀的塊狀氫化鈦原料粉末經(jīng)氫爆、熔融和球化后，可得到表面光滑，球形度高的球形粉末，且粒徑明顯細(xì)化。其粒徑由原來(lái)的150 μm變?yōu)?0～50 μm左右，且形狀為球形。

圖5 等離子處理前后TiH2粉末的SEM照片:(a)TiH2原始粉末，(b)等離子體處理粉末Fig.5 SEM micrographs of TiH2powder before and after radio-frequency plasma treatment:(a)original TiH2powder and(b)plasma treated TiH2powder

射頻等離子體對(duì)其它有色金屬粉末的球化處理也有相關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道。國(guó)外的N.Kobayashi［5］等采用射頻感應(yīng)熱等離子體制備亞微米級(jí)Cu粉。Cu粉在通過(guò)等離子體時(shí)氣化、形核長(zhǎng)大、凝結(jié)一步完成，并對(duì)不同加料速率、反應(yīng)壓力和氫氣流量對(duì)原始Cu粉的蒸發(fā)影響進(jìn)行了研究，結(jié)果表明Cu粉的蒸發(fā)與這3個(gè)工藝參數(shù)密切相關(guān)。Cu粉蒸汽的濃度隨其蒸發(fā)量成比例的增加。該工藝?yán)玫入x子體的高溫使低熔點(diǎn)的Cu粉蒸發(fā)、氣化和冷凝制備出亞微米的球形Cu粉。國(guó)內(nèi)的白柳楊［6］等采用高頻等離子體法對(duì)微細(xì)球形Ni粉的制備進(jìn)行了研究。以羰基Ni粉為原料，采用高頻等離子體法制備微細(xì)球形Ni粉。Ni粉的振實(shí)密度由2.44 g/cm3提高到3.72 g/cm3，球形Ni粉的球形度好，平均粒徑為100 nm。在等離子體球化過(guò)程中，低熔點(diǎn)金屬的蒸發(fā)、氣化是不可避免的問題。在上述研究中，低熔點(diǎn)的金屬粉末在球化處理過(guò)程中，其粉末的蒸發(fā)、氣化現(xiàn)象嚴(yán)重，制備出的粉末中包含大量由于蒸發(fā)、凝固得到的微細(xì)球形粉末，產(chǎn)品的粒度范圍分布較寬。

2.2 等離子體球化陶瓷粉末

由于射頻等離子體具有高溫、高焓的特性，對(duì)于高熔點(diǎn)的陶瓷粉末來(lái)說(shuō)，等離子體球化技術(shù)是制備球形陶瓷粉末的理想方法。傳統(tǒng)的制備球形陶瓷粉末的方法，主要是液相法和燒結(jié)法。但這些方法很難制備出分散良好、形狀規(guī)則、致密的球形粉末。Zoltán Károly［7］等以不同粒徑的氫氧化鋁為原料，通過(guò)射頻等離子體處理制備出納米球形氧化鋁粉末。粉末經(jīng)過(guò)等離子體時(shí)加熱、球化同時(shí)進(jìn)行。研究表明，原始粉末尺寸決定了生成的氧化鋁粉末的相組成。生成的微米級(jí)粉末主要是熔融、凝固得到的。而納米粉末則由細(xì)小顆粒粉末的蒸發(fā)均勻形核、長(zhǎng)大而制備的。良好球形度粉末的制備取決于原始粉末的粒徑和進(jìn)入等離子體的溫度區(qū)域。實(shí)驗(yàn)表明，射頻等離子體球化處理合理尺寸的原料粉末時(shí)，既包含熔融、球化過(guò)程，同時(shí)還有部分粉末的蒸發(fā)形成納米粒子，該過(guò)程遵循氣相形核、長(zhǎng)大的機(jī)理。該工藝制備的球形氧化鋁粉末形貌不規(guī)則，未達(dá)到完全致密球化的理想效果。Z.Károly 和 J.Szépv?lgyi［8］采用射頻等離子體直接對(duì)Al2O3陶瓷粉末進(jìn)行了球化處理。研究結(jié)果表明，氧化物陶瓷微球的微觀結(jié)構(gòu)受原料粉末和等離子體狀態(tài)影響很大。多孔結(jié)構(gòu)粉末或存在發(fā)泡劑的原料粉，可促進(jìn)空心微球形粉末的形成。粒徑分布過(guò)寬的粉末，其微細(xì)粉末蒸發(fā)嚴(yán)重，而大顆粒粉末則熔融不完全，如圖6a所示。通過(guò)對(duì)原料粉末的預(yù)處理，可制備出空心或致密的Al2O3微球。閆世凱［9］等采用射頻等離子體球化處理了顆粒形狀不規(guī)則的SiO2粉體，并研究了加料速率和顆粒大小等因素對(duì)球化率的影響，制備的SiO2粉末為微細(xì)球形，如圖6b所示。粒徑較小的顆粒(＜10 μm)在球化過(guò)程中，由于熔融、汽化再結(jié)晶等因素，導(dǎo)致一定數(shù)量的大粒子形成。一般而言，載氣流量越大，原料的加料速率越大，顆粒在等離子體中的停留時(shí)間越短，粉末吸收的能量相應(yīng)降低，會(huì)導(dǎo)致球化率的降低。

圖6 等離子球化處理后得到的球形Al2O3(a)和SiO2(b)陶瓷粉末的SEM照片F(xiàn)ig.6 SEM micrographs of spherical A2O3(a)and SiO2(b)ceramic powder fabricated by radio-frequency plasma treatment

通過(guò)上述研究分析可知，射頻等離子體是陶瓷粉末球化處理較為理想的途徑。對(duì)不同熔點(diǎn)和粒徑的粉末，可調(diào)節(jié)工藝參數(shù)制備出微米級(jí)和納米級(jí)球形粉末。粉末的加料速率和原料粉末粒度及原料粉末的結(jié)構(gòu)、是否含有發(fā)泡劑對(duì)處理后得到的粉末有重要影響。

2.3 等離子體納米粉末的合成

利用射頻等離子體高溫高焓和反應(yīng)氣氛可控的特點(diǎn)，進(jìn)行等離子體合成制備超細(xì)粉末得到越來(lái)越廣泛的研究。由于射頻等離子體可通入不同狀態(tài)的前驅(qū)體粉末，大大豐富了等離子合成的反應(yīng)。Ruoyu Hong［10］等人采用RFPCVD法，以SiCl4和NH3為原料合成了納米氮化硅(Si3N4)，如圖7所示。研究發(fā)現(xiàn)，Si3N4的轉(zhuǎn)化率和產(chǎn)量與等離子體的溫度有關(guān)。此外，氨氣的通入量越高，Si3N4的產(chǎn)率越高。但超過(guò)一定的比例后產(chǎn)率降低。氨氣與Si3N4的最佳摩爾比為6∶1。該方法屬于氣-氣反應(yīng)合成，反應(yīng)速率快，制備的粉末粒度微細(xì)。但該工藝在反應(yīng)中產(chǎn)生污染環(huán)境的HCl氣體，故工業(yè)化生產(chǎn)受到限制。Ilona Mohai［11］等人以乙醇溶解的 Fe(NO3)3·9H2O和Zn(NO3)2·6H2O的溶液為前驅(qū)體，采用載氣攜帶霧化的前驅(qū)體液滴送入射頻等離子體中合成了納米級(jí)尖晶石結(jié)構(gòu)的ZnFe2O4，同時(shí)，還有部分的鐵磁性的ZnFe2O4生成。研究發(fā)現(xiàn)，合成工藝條件對(duì)粉末的形貌具有重大的影響，而粉末的粒度則取決于進(jìn)入等離子體霧化液滴的粒度。該工藝充分利用等離子體的高溫環(huán)境，使反應(yīng)原料的霧化液滴進(jìn)行了氣相等離子合成反應(yīng)。

圖7 射頻等離子合成納米Si3N4粉末的TEM照片F(xiàn)ig.7 TEM micrograph of nano Si3N4powder synthetized by radio-frequency plasm

圖8 納米SiO2SEM照片F(xiàn)ig.8 SEM micrograph of nano SiO2

János Szépv?lgyi［12］等人采用射頻等離子體分別用不同方法合成納米SiO2和LaB6粉末。其中，采用酒精溶解的四乙氧基硅烷的汽化溶液為前驅(qū)體原料，經(jīng)等離子體氧化合成制備出粒度為12～42 nm的SiO2粉末。如圖8所示，部分粉末存在團(tuán)聚現(xiàn)象。研究發(fā)現(xiàn)，改變前驅(qū)體原料的加料速率、霧化氣的流量和前驅(qū)體的濃度，可以控制制備粉末的粒度。低的前驅(qū)體原料的加料速率、大霧化氣的流量和低的前驅(qū)體的濃度可以降低生成粉末的粒度。采用機(jī)械混合的La2O3和B粉為原料，將粉末經(jīng)過(guò)射頻等離子體處理，可合成制備出LaB6，平均粒徑為10～50 nm，粉末表面存在部分氧化現(xiàn)象?？梢园l(fā)現(xiàn)，兩種納米粉末的合成采用了不同的合成路線，說(shuō)明射頻等離子體可以廣泛的應(yīng)用于氣-氣和固-固的合成反應(yīng)。M.Leparoux［13］等人采用射頻等離子體合成納米TiCN粉末，其平均粒徑一般小于30 nm。其中前驅(qū)體粉末在高于其沸點(diǎn)的等離子體區(qū)域停留時(shí)間和等離子體的化學(xué)成分，決定了最終制備粉末的相組成。Liuyang Bai［14］等人以 Ni(OH)2和 NiCO3為原料，通過(guò)射頻等離子體輔助氫還原處理，得到球形納米Ni粉。分散性良好的納米Ni粉粒度在60～100 nm，振實(shí)密度為3.7 g/cm3。該方法利用等離子體的高溫使Ni(OH)2和NiCO3原料粉末發(fā)生分解反應(yīng)，制備出了納米級(jí)微細(xì)金屬粉末?？梢钥闯?，利用射頻等離子的高溫特性，可為分解反應(yīng)提供熱源和提供反應(yīng)氣體的氣氛環(huán)境，使射頻等離子體廣泛應(yīng)用于不同狀態(tài)的前驅(qū)體原料進(jìn)行合成反應(yīng)。

可以看出，利用射頻等離子的高溫和反應(yīng)氣氛可控的特性，可廣泛應(yīng)用不同納米粉末的合成反應(yīng)，是納米粉末合成的良好途徑。通過(guò)調(diào)控工藝參數(shù)，如反應(yīng)溫度、加料速率和反應(yīng)氣體的種類和濃度，可制備出多種組分的金屬或陶瓷納米粉末。

3 結(jié)語(yǔ)

等離子體技術(shù)在等離子體切割、等離子體噴涂、等離子冶金熔煉、等離子化工合成等領(lǐng)域已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用，在薄膜制備、納米粉體氣相合成方面，也已經(jīng)實(shí)施了產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。進(jìn)入21世紀(jì)，隨著TEKNA大功率射頻感應(yīng)等離子技術(shù)的發(fā)展、完善，用于金屬、非金屬球形粉末的制備和固-氣反應(yīng)粉體合成技術(shù)，也正逐漸向產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)過(guò)渡。盡管研究者可以在等離子體處理制備球形粉末的實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，摸索出適合一定設(shè)備的最佳工藝條件，但材料制備過(guò)程的基礎(chǔ)理論和過(guò)程工程的系統(tǒng)研究尚未形成，尚需進(jìn)行深入的研究。盡管等離子技術(shù)在粉體處理、制備的工業(yè)化應(yīng)用方面還存在很多問題，但這一技術(shù)的應(yīng)用開發(fā)已成為大勢(shì)所趨。

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Development and Application of Plasma Synthesize and Processing Technology for Powders

QU Xuanhui，SHENG Yanwei，GUO Zhimeng，HAO Junjie，HE Xinbo
(State Key Laboratory for Advanced Metals and Materials，Advanced Materials ＆ Technology Institute，University of Science and Technology Beijing，Beijing 100083，China)

Plasma has been attracting more and more attention in the field of powder synthesizing and processing because of its extreme characteristics.Firstly the characteristics and applications of plasma technology are briefly outlined，and then the current research findings，including spheroidization of metal and ceramic powders and synthesizing of nano-powders，are summarized while emphasizing on the description of the plasma powder processing system developed by the authors.The development tendencies and future application of plasma technology are prospected also.

plasma;spheroidization;spherical powder;synthesize

O453

A

1674-3962(2011)07-0010-06

2011-04-18

國(guó)家863計(jì)劃資助課題(2009AA033201);新金屬材料國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室自主研究課題(2008Z-14)

曲選輝，男，1960年生，教授，博士生導(dǎo)師