Разработка искрового генератора для получения нанопорошков металлов и их химических соединений (промежуточный за 2015 г.)

Изготовлена и опробована установка для получения нанопорошков металлов сплавов и их химических соединений методом искрового разряда на основе ускорителя плазмы с одним разрядным промежутком. Для реализации искрового разряда выбрана электродная система рельсового типа, в которой обеспечивается электродинамическое ускорение плазмы. Это дает возможность повлиять на процессы образования наночастиц в результате испарения поверхности электродов под воздействием импульса тока разряда. Изготовлена газовая система замкнутого типа, включающая ловушку для удаления крупных частиц и фильтр для сбора нанопорошка. Газовая система позволяет получать нанопорошки в контролируемой атмосфере. Проведены эксперименты по получению нанопорошков оксида железа. Получены зависимости выхода порошка, дисперсности и фазового состава порошков от энергии емкостного накопителя (заряда) и величины периода разрядного контура на выход порошка и его дисперсность. Период разрядного контура изменялся от 0,7 до 2,7 мкс как за счет изменения емкости накопителя, так и за счет изменения индуктивности разрядной цепи. Получены нанопорошки оксидов железа и алюминия. Изготовленная установка позволяет получать нанопорошки оксидов железа и алюминия со средними размерами частиц, находящимися в диапазоне 1 - 10 нм с производительностью до 3 мкг на один разрядный импульс. В 2016 г. была разработана и изготовлена новая разрядная камера с двумя разрядными промежутками, соединенными последовательно. Запуск разряда производится путем подачи импульса запуска в точку соединения разрядных промежутков S1 и S2. Частота следования импульсов запуска увеличена до 1 кГц. Используются цилиндрические электроды диаметром до 10 мм и длиной 40 - 100 мм. Используется электродная система рельсового типа, позволяющая реализацию электродинамического ускорения плазменных перемычек в зазорах S1,S2 при протекании разрядного тока. Конструкция разрядной камеры обеспечивает герметичность всех соединений и позволяет проводить эксперименты по получению нанопорошков в контролируемой атмосфере и вакуумирование установки в целом. Использование схемы с двумя разрядными промежутками позволило увеличить выход нанопорошка до 5 мкг на разрядный импульс. Проведены эксперименты по получению нанопорошков железа, оксидов железа и титана и их аттестация методами БЭТ, ПЭМ и РФА. Разработаны расчетные модели конденсации и роста наночастиц при эрозии электродов.