Индукционная плазма ⇐ Васина Википедия

[wiki_de]

«Индукционная плазма», также называемая индуктивно связанной плазмой, представляет собой тип тепловой плазмы, генерируемой электромагнитной индукцией. Магнитное поле индуцирует электрический ток в газе и нагревает его до 10 000 Кельвинов. Технология индуктивной плазмы используется в таких областях, как сфероидизация порошков, синтез наноматериалов и плазменные аэродинамические трубы. Технология применяется с помощью индукционной плазмотрона, который состоит из трех основных элементов: индукционной катушки, защитной камеры и головки горелки или газораспределителя. Основным преимуществом этой технологии по сравнению с плазмотронами постоянного тока является отсутствие электродов, которые необходимо регулярно заменять и вносить загрязняющие вещества в плазму.

=== Сфероидизация порошка ===
Сферические порошки необходимы во многих различных отраслях промышленности, таких как: B. в аддитивном производстве, порошковой металлургии, электронной упаковке и медицинских порошках. Преимуществами рассмотренных сферических порошков являются:

1.      Улучшенная сыпучесть.

2.     Повышенная плотность упаковки

3.     Лучшая растекаемость при использовании порошковых процессов

Сфероидизация порошка — это процесс плавления в полете
Методом индукционной плазменной сфероидизации успешно сфероидизированы различные керамики, металлы и металлические сплавы. Высокая температура плазмы означает, что можно сфероидизировать даже материалы с очень высокими температурами плавления. Ниже приведены некоторые типичные материалы, которые сфероидизируются в промышленных масштабах.

* Оксидная керамика: SiO2, ZrO2, YSZ, Al2TiO5, стекло
* Неоксиды: WC, WC-Co, CaF2, TiN
* Металлы: Re, Ta, Mo, W
* Сплавы: Cr-Fe-C, Re-Mo, Re-W

Преимущества сфероидизации порошка перед газовым распылением:

-       Высокий выход (сфероидизированные порошки имеют такой же гранулометрический состав, как и исходный порошок)

-       Широкий выбор материалов (почти вся керамика и металлы)

-       Высокая чистота (отсутствие загрязнений от электродов и тиглей)

-       Возможность переработки отработанных порошков за счет улучшения сферичности и в ряде случаев снижения содержания кислорода

-       Высокая сферичность, низкая пористость и отсутствие сателлитов


=== Синтез наноматериалов ===
Проблемы промышленной технологии синтеза наноматериалов заключаются в производительности, обеспечении качества и доступности. Технология индукционной плазмы реализует испарение прекурсоров в полете и может даже испарять материалы с очень высокими температурами кипения благодаря горячей плазме с температурой 10 000 Кельвинов. Работа в различных атмосферах позволяет синтезировать самые разнообразные нанопорошки с хорошо контролируемым химическим составом ядра и поверхности наночастицы. Технология доступна как в лабораторных, так и в промышленных масштабах
В процессе наносинтеза материал сначала нагревается в индукционной плазме для испарения, а затем пары очень быстро охлаждаются в зоне охлаждения/реакции. Охлаждающим газом могут быть инертные газы, такие как Ar и N2, или реакционные газы, такие как CH4 и NH3, в зависимости от типа синтезируемых нанопорошков. Полученные нанопорошки обычно собираются через пористые фильтры, установленные вдали от секции плазменного реактора. В связи с высокой реакционной способностью металлических порошков особое внимание следует уделять пассивации порошков перед сбором синтезированного порошка из фильтра.

Индукционно-плазменная система успешно применяется при синтезе нанопорошков. Типичный диапазон размеров получаемых наночастиц составляет от 20 до 100 нм, в зависимости от используемых условий охлаждения. Производительность варьируется от 20 г/ч до 3–4 кг/ч в зависимости от физических свойств материалов и уровня мощности плазмы. Типичная система индукционно-плазменного наносинтеза для промышленного применения показана ниже. Включены фотографии некоторых наночастиц, синтезированных с помощью такого оборудования.


=== Плазменные аэродинамические трубы ===
Во время входа в атмосферу космические корабли движутся с очень высокими скоростями и подвергаются воздействию высоких тепловых потоков и высокого давления воздуха, который сжимается и нагревается до нескольких тысяч градусов в передней части космического корабля. Космический корабль необходимо защитить от такого сильного теплового потока с помощью материалов системы теплозащиты. Для разработки космического корабля эти материалы должны быть испытаны в аналогичных условиях высокого теплового потока и высокого давления. Плазменные аэродинамические трубы воспроизводят эти условия. Индукционная плазма используется в этих плазменных аэродинамических трубах, поскольку она может производить плазму с высокой энтальпией, свободную от примесей.


Подробнее: https://de.wikipedia.org/wiki/Induktionsplasma