论文总字数：21494字

摘 要

纳米材料由于具有诸如小尺寸效应等特有的性能，使其具有广泛的应用。纳米金属粉体材料是纳米粉体中的一类重要的纳米材料，具备金属材料本身优异的物理化学性能外，还具备纳米粉体的诸多特征，多年来一直是材料、化工等领域的研究热点。实现纳米级金属粉体的可控制备，对于研究纳米材料的分散技术，表面改性技术，以及改进工艺生产具有重大意义。

目前，制备金属纳米粉体的方法有很多，但是有的因反应条件苛刻，有的因制得的粉体仍旧存在缺陷，都难以实现大规模工业化生产。高能球磨法工艺简单、成本低、效率高，但易产生杂质、氧化、应力以及粒径控制较差。针对上述问题，本课题将通过高能球磨法实现纳米金属粉体的制备。通过设计球料比，球磨时间，转速等多项参数，探究实验参数对于最终粉体粒径的影响，对实验结果进行分析，调整及改善实验参数，探索最优方案。在成功制备纳米粉体的基础下，利用沉降法，实现不同粒径粉体的可控筛选。

关键词：纳米金属粉体 纳米粉体 高能球磨法 沉降 正交实验

Preparation of Nano-metal Powders by High Energy Ball Milling

Abstract

Nanomaterials have a wide range of applications due to their unique properties such as small size effects. Nano-metal powder materials are an important type of nano-materials in nano-powders. In addition to the excellent physical and chemical properties of metal materials, nano-scale metal materials also have many characteristics of nano powders. For many years, they have been a research hotspot in the fields of materials and chemical engineering. Realizing the controllable preparation of nano-scale metal powders is of great significance for the research of nano-material dispersion technology, surface modification technology, and improved process production.

At present, there are many methods for preparing metal nano-powders, but some of them have harsh reaction conditions and some of the powders still have defects, which makes it difficult to achieve large-scale industrial production. The high-energy ball milling process is simple, low in cost and high in efficiency, but it is easy to produce impurities, oxidation, stress and poor particle size control. In response to the above problems, this subject will achieve the preparation of nano metal powders by high energy ball milling. Through the design of ball-to-material ratio, ball milling time, speed and other parameters, explore the influence of experimental parameters on the final powder particle size, analyze the experimental results, adjust and improve the experimental parameters, and explore the optimal solution. Based on the successful preparation of nano-powders, the sedimentation method was used to achieve controlled screening of powders with different particle sizes.

Key Words: Nano metal powder; Nano powder; High energy ball milling; sedimentation; Orthogonal experiment

目录

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1 引言 1

1.2 纳米金属粉体 1

1.2.1纳米材料 1

1.2.2纳米金属粉体应用 1

1.2.3纳米金属粉体制备方法 3

1.2.4纳米金属粉体制备现状 4

1.2.5纳米铜粉制备现状 5

1.3 高能球磨法 5

1.3.1高能球磨制备纳米晶 5

1.3.2工艺参数对产物的影响 6

1.4 粒径分布窄化方法 7

第二章 研究思路、内容和方法 8

2.1 研究思路 8

2.2 研究内容 8

2.3 研究方法 8

2.3.1纳米铜粉的制备 8

2.3.2球磨原理 9

2.3.3实验方案 9

2.3.4数据处理指标 11

2.3.5粒径分离方案 11

2.3.6粒径测试方法 11

第三章 实验结果与分析 13

3.1 实验原料及仪器设备 13

3.2 粒度测试结果分析 13

3.3 粒径分离 16

3.4 沉降实验初步结果与分析 16

3.5 原因分析 16

第四章 结论与展望 20

4.1 结论 20

4.2 展望 20

参考文献 21

致 谢 23

第一章 绪论

1.1 引言

当材料的尺度达到纳米量级时，在很多方面都有可能具有独特的性能，包括声光电热磁性能的突变，因此纳米材料具有极高的研究价值。其中，纳米粉体是具在三维具有纳米尺寸的纳米材料，在纳米材料研究行业应用最为广泛。金属纳米粉体是除了纳米晶金属材料外的纳米级金属材料，其具有金属材料本身优异的物理化学性能外，还具备纳米粉体的诸多特征，多年来一直是材料、化工等领域的研究热点。实现纳米金属粉体的可控制备，对于研究纳米材料的分散技术，表面改性技术，以及改进工艺生产具有重大意义。

目前常见的纳米金属粉体的制备方法有电弧法、惰性气体凝聚法、蒸发法、电沉积法、激光高温烧结法、溶胶凝胶法等。但是以上方法有的反应条件苛刻，有的制得粉体存在缺陷，难以实现大规模工业化生产。针对上述问题，本课题将通过高能球磨法实现纳米金属粉体的制备。通过设计球料比，球磨时间，转速等多项参数，探究实验参数对于最终粉体粒径的影响，对实验结果进行分析，调整及改善实验参数，探索最优方案。在成功制备纳米粉体的基础下，利用沉降法，实现不同粒径粉体的可控筛选。

1.2 纳米金属粉体

1.2.1纳米材料

纳米材料至少在一维尺度上处于纳米量级（1-100nm），其尺寸介于微观粒子与宏观物体之间，因而也称为介观材料。上个世纪的微米级材料因其具有的多种特殊的效应而在生活及生产中得到广泛应用。与其相似，纳米材料将给未来的生活生产产生重要的作用。纳米技术是一门在纳米尺度控制形状、大小从而对材料的结构、器件和系统进行设计、表征、制造及应用的技术。纳米科学是一门基于材料科学、物理学、电子学、化学以及生物学等多门学科的新的交叉学科。纳米材料是纳米科技的基础与关键，作为当前国内外材料研究的热点和重点，新的研究发现总不免有所涉及^[1]。

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